赤道东太平洋海隆水体悬浮颗粒硫化物及其对海底热液活动的指示.pdf

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1、第44卷第1期2014年1月中国海洋大学学报PERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCHINA44(1)：075～083Jan．，2014赤道东太平洋海隆水体悬浮颗粒硫化物及其对海底热液活动的指示。安成龙，范德江“，孙晓霞，杨作升(中国海洋大学海洋地球科学学院，海底科学和探测技术教育部重点实验室，山东青岛266100)摘要：基于2011年大洋一号第22次环球考察在东太平洋热液活动区采集的5个站位的77个悬浮体样品，利用扫描电镜与能谱分析相结合的方法，对悬浮颗粒硫化物颗粒的矿物形貌和物相、矿物组合特征以及空间分

2、布进行了系统的研究，探讨了悬浮颗粒矿物组成对海底热液活动的指示作用。研究区出现了闪锌矿、纤锌矿、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、铜蓝以及单质硫等多种硫化物颗粒，主要的硫化物矿物包括黄铁矿一闪锌矿一黄铜矿一磁黄铁矿，据此推断该区海底热液属于典型的高温热液流体，其温度在350℃以上。研究区不同站位间悬浮体丰度和保存程度差异明显，这与距离热液活动点远近有着较好的关系。关键词：东太平洋；悬浮体；硫化物；热液活动中图法分类号：P591文献标志码：A文章编号：1672—5174(2014)01—075—09海底热液活动主要发生

3、于大洋中脊、弧后盆地、岛弧及海山等处，在喷口处可以形成黑烟囱，并形成块状硫化物矿床[13；该处发育以嗜热细菌、热液管状蠕虫等为特色的依靠化能生存的极端环境下的生态系[2]；海底热液与周围海水混合，影响海水化学组成。因海底热液活动蕴含的丰富的硫化物资源、极端环境下的生物资源和潜在的科学价值而被各国科学家关注，已经成为当今海洋科学研究的热点之一。热液自喷口处进人大洋底层水体后，由于其温度高、密度较小且具有一定的初始速度，会上升形成热液羽状流体[3弓]。热液羽状流的重要特征为温度异常与颗粒物的富集[4’6]，在热液羽状流由热液喷口向

4、上进入大洋水体时，其中的颗粒物可随热液羽状流上升数百米，同时发生水平方向的输运[7]。相对热液喷口而言，由热液活动形成的羽状流具有厚度大、扩散范围广的特点，通过热液羽状流的探测进而确定热液活动喷口位置成为现代热液活动调查的重要手段。热液硫化物的研究由来已久，前人对热流硫化物的矿物类型、组合特征以及硫化物形成和板块构造之间了联系进行了系统的研究，对硫化物的地球化学组成也进行了较为深入的研究，探讨了海底热液硫化物的成岩成矿机理[8_9

5、。但是对热液活动区水体中悬浮颗粒硫化物的研究很少，目前仅见孙晓霞等对西南印度洋中脊热液活动区水体

6、中的悬浮颗粒硫化物的研究[10

7、。为此，本研究基于取自赤道太平洋海隆著名的海底热液活动区(EPR区)水体中的颗粒样品，利用扫描电镜(SEM)与能谱分析(Ⅱ)S)等手段，重点对EPR区颗粒硫化物形貌、矿物类型、矿物组合特征进行了研究，并试图探讨颗粒硫化物与海底热液活动之间的联系。1研究区概况研究区位于太平洋板块与纳兹克板块交界处，属于著名的赤道东太平洋海隆热液活动区(2。N～0S)。共设置了5个调查站位，都在洋中脊附近(见图1)。。◆c『jD。霹蒂罨寨当、IJTD0jNJ—-j，J／／加拉呻却堂＆一／CTD0}一一【cTD西纳兹

8、卡板举。陌二工匹叵匾1100W100。W900W800W(红色方框为取样站位。底图来自http：／／geology．gsapubs．org／con—tent／41／2／183／F1．expansion．html)图1研究区位置Fig．1Samplingsitesandstudyareas*基金项目：国际海域资源调查与开发“十二五”项目(DYl25—11-R-04)资助收稿日期：2012—09—31；修订日期：2013—06—19作者简介：安成龙(1988一)，男，硕士。E-mail：clan@OUC．edu．cn**通讯作者：

9、E—mail：d]fan@OUC．edu．cn东太平洋海隆是具有轴部隆起带的典型快速扩张Nr弓㈣州旷娜中国海洋大学学报脊，扩张速率在15～17．5cm／a之间。中央发育许多平行于峰顶的低脊和槽谷，出现磁力异常，侧翼分布有很多火山，多数基岩直接裸露，很少沉积物质[11-12]。研究区洋流主要受赤道逆流与南赤道流控制。在厄尔尼诺现象期间，太平洋赤道逆流会大大加强。而由于赤道逆流偏北，导致研究区5个站位上层海水水文特征都受南赤道流的控制，Galapagos群岛的风化产物等可随南赤道流输送到研究区表层[13-14]。东太平洋中脊(EP

10、R)是全球海底热液活动最为强烈的海域之一，已经在该处发育十多个现代热液活动点，其中在10。N和20。S附近海域最为发育[8I。中国大洋第22航次在5。S附近发现了现代热液活动点和热液烟囱(见图1)。2研究材料与方法本次研究所用的悬浮体样品由大洋一号船于第22航次调查期间取得，