东太平洋海隆13°N附近热液硫化物形成过程

东太平洋海隆13°N附近热液区构造环境上属于快速扩张中心，该区段洋中脊拉张速率达到了12cm/yr，轴部地堑平均水深2630m。本文即是对该研究区（103°54.41´W, 12°42.68´N）获得的热液烟囱体硫化物样品展开了研究。借助偏光显微镜观察了硫化物显微结构特征，并分析了硫化物中的矿物组合。东太平洋海隆13°N附近热液硫化物中常见矿物为Fe硫化物和Zn硫化物，并经历了由早期Fe硫化物为主转变为晚期成熟化以Zn硫化物为主的过程；根据观察到的显微结构，东太平洋海隆13ºN附近热液硫化物的形成至少可划分出四个阶段即黄铁矿阶段、黄铜矿阶段、黄铁矿-闪锌矿和闪锌矿阶段。 建立了热液硫化物样品中常、微量元素的测试方法，测定了东太平洋海隆13°N附近常、微量元素组成，并与有沉积物覆盖的北胡安德富卡脊Middle Valley烟囱体硫化物和弧后环境的北斐济盆地富Zn型烟囱体硫化物进行了对比。以Cu、Pb、Zn相对含量百分比划分，东太平洋海隆13ºN附近热液硫化物属富Zn型。 阐述了东太平洋海隆13ºN附近热液硫化物微量元素组成空间变化特征及元素比值在样品中的演化，并分析了常微量元素之间及元素/Cu值与1/Cu之间的相关性。Cd、Ga、In主要以类质同像的形式存在于Zn硫化物中，Co的主要寄主矿物是Zn硫化物。在东太平洋海隆13°N附近热液硫化物的形成过程中，常量元素Cu、微量元素Mo趋向于在高温(T>300℃)条件下自流体相沉淀。对东太平洋海隆13°N附近热液硫化物而言，硫化物样品中Cu含量、Cu/Pb及Mo/Pb值可以为形成硫化物的流体的温度变化提供指示性佐证；对应于形成硫化物的流体温度由高温至低温的演化，流体化学组成也相应地发生了演化，其中Sr、Ba、Au等微量元素按指数函数规律富集。对获取的硫化物样品进行了R型因子分析，旋转后获得的因子可以区分出形成硫化物的流体的温度和化学组成这两个因素的影响。 在热力学计算的基础上绘制了东太平洋海隆13°N附近热液Fe-S-H2O系统布拜图，据此阐明了实际情况下东太平洋海隆13°N附近热液流体由高温至低温的过程中，硫化物中优势矿物黄铁矿的稳定场的演化。在此基础上结合已有的动力学实验和硫同位素分馏的研究成果，揭示了沉淀硫化物的热液活动过程中形成优势矿物黄铁矿的可能的主要化学反应历程和形成硫化物的流体的温度变化对黄铁矿形成的热力学机制的影响。