冲绳海槽中、南部热液活动区金属硫化物的地球化学特征

对新近(2014年)采自冲绳海槽南部Yonaguni Knoll IV热液活动区和中部伊平屋热液活动区的金属硫化物样品分别进行了X射线荧光光谱(XRF)和等离子体质谱(ICP-MS)分析,旨在通过对比分析两个热液活动区金属硫化物的元素地球化学特征,探讨两个不同热液活动区成矿元素的富集规律、热液成矿的作用过程及其区域差异。研究结果表明:在冲绳海槽中部和南部热液区分布有两种金属硫化物,分别为富Fe-Zn型硫化物和Ba-Zn-Pb型硫化物(+硫酸盐);相较于大洋中脊和其它弧后盆地的热液硫化物,研究区硫化物中Pb的含量明显较高,而Cu和Fe的含量相对较低,这与冲绳海槽存在较厚的沉积盖层有关;无论是常量元素、微量元素、还是稀土元素(REE),其含量和相关的特征值都变化较大,表明研究区热液硫化物形成于不同的热液成矿阶段;富Fe-Zn型硫化物是在高温热液活动阶段形成的,而Ba-Zn-Pb型硫化物(+硫酸盐)则形成于热液喷出海底与海水混合的过程中,成矿温度较低;即使在同一热液活动区,成矿环境也有较大变化,主要表现在成矿温度的波动上;研究区热液硫化物中REE的配分模式特征表明硫化物中REE的物源相同,但经历的过程(REE的迁移和富集)有所不同,反映了热液硫化物形成于不同的热液成矿阶段;热液成矿作用存在区域性差异,海槽南部的成矿温度较中部低,成矿物质来源方面,南部热液区硫化物的Pb含量较中部高,表明其成矿物质可能部分来源于沉积物。     

ODP与冲绳海槽海底热水活动研究

本文简要介绍了ＯＤＰ与海底热水活动研究，冲绳海槽中部现代海底热水活动区热水活动研究简况及其热水活动特征；就冲绳海槽中部热水活动研究中存在的问题与ＯＤＰ在冲绳海槽热水区钻探的科学目标进行了讨论。     

冲绳海槽中部热液区地形复杂度研究

基于中国科学院海洋研究所“科学”号综合考察船在冲绳海槽中部热液区采集的高分辨率海底地形数据,建立地形复杂度综合分析模型,利用窗口序列分析法以及均值变点分析法,分析了冲绳海槽中部热液区的地形复杂度。结果发现,研究区内平均地形复杂度指数为1.74,热液活动区地形复杂度指数在1.4～3.2之间,热液活动区地形相对复杂。这为计算全球海底热液区地形复杂度和寻找热液活动区位置提供了新的思路。     

冲绳海槽表层沉积物元素地球化学及其对物源和热液活动的指示

对采自冲绳海槽北部和南部唐印、第四与那国热液区附近的表层沉积物进行了主、微量和稀土元素分析。结果表明冲绳海槽北部和南部表层沉积物元素组成具有很大差异。北部沉积物中Ca、Sr、Na元素含量较高,大部分微量和总稀土元素含量较南部沉积物低。北部沉积物中有钙质生物组分及火山物质的加入,由于这些物质稀土含量较低,对沉积物中的稀土元素造成了稀释作用。北美页岩标准化稀土元素配分模式整体较平坦,轻稀土略富集,重稀土相对亏损,弱Ce和Eu异常,表明冲绳海槽北部表层沉积物陆源物质主要来自黄河和台湾河流输入的部分物质。冲绳海槽南部表层沉积物Si、Fe、Ba、Cu、Pb、Zn和稀土元素含量较高,轻重稀土分馏减弱,重稀土含量升高。由于受热液活动影响,一定量的黄铁矿、磁黄铁矿、重晶石及热液Fe-Mn氧化物的加入,使得南部沉积物的Fe以及部分微量元素含量升高,并表现出类似热液流体正Eu异常的稀土特征。这些Fe-Mn氧化物不仅从热液流体中清扫稀土元素,而且可以从海水中清扫稀土元素,使得沉积物负Ce异常减弱,总稀土含量升高。此外,样品中有一定量的过剩Si,来自热液活动。稀土元素配分模式及(La/Sm)N-(Gd/Yb)N比值表明冲绳海槽南部沉积物主要陆源物质来自台湾。     

冲绳海槽中部南奄西海丘海底热液活动的若干特征

冲绳海槽中部南奄西海丘海底热液活动为弧后盆地型热液活动。在水深 ６５０～７７０ｍ处发育有活烟囱，喷出的热液温度（２７０℃）临近当地沸点（２７５℃），热液 中富含ＣＯ２气泡。稳定同位素研究表明，热液活动与岩浆活动有关。根据热液沉积 物的矿物学及化学特征可将其划分为４种类型，它们是富硅热液沉积物、富硫酸盐 热液沉积物、块状富硫化物热液沉积物和碎屑状富硫化物热液沉积物。热液沉积物 中至少含有２７种矿物，并富集了Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｇ等成矿元素。     

现代海底典型热液活动区地形环境特征分析

对现代海底热液活动区地形环境特征的分析有助于增进对现代热液活动及其矿产资源分布规律、热液活动成因机制等的了解.在冲绳海槽热液活动区实测水深资料的基础上,广泛收集了其他典型热液活动区的水深、多波束、地震剖面等资料,据此绘制出主要典型热液活动区的三维地形图.通过对典型热液区地形环境特征的系统分析和对比研究发现尽管现代海底热液活动广泛分布在大洋中脊、转换断层、弧后扩张盆地等各种不同的张性构造环境及现代海底火山活动区,但也仅出现在特殊的地形环境条件下.     

冲绳海槽现代海底热液活动研究概况

1948年,瑞典“信天翁号”调查船在红海发现高温高盐溶液和多金属软泥,至此揭开了海底热液活动研究的序幕。随着全球范围内大洋调查活动的展开,先后在大洋中脊、断裂活动带、岛弧和弧后扩张盆地发现了众多的海底热液活动区以及颇具经济远景的海底热液多金属矿产资源,从而使海底热液活动的调查与研究成为地区中热点领域。冲绳海槽作为一个年轻的弧后扩张盆地,是环太平洋火山、地震带的一个重要组成环节,构造活动和火山作用频繁。其特殊的地理位置、地质现象引起了各国学者的注意,并从1984年开始在冲绳海槽(主要是中部)发现了多处热液活动区。…     

冲绳海槽中部Jade热液活动区中海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

测定了冲绳海槽中部Jade热液活动区中18个热液沉积物样品的硫同位素组式,其中10个硫化物样品的δ34S值为5.2×10-3～7.2×10-3,7个硫酸盐样品的34S值为16.3×10-3～22.3×10-3,1个自然硫样品的δ34S值为8.2×10-3热液沉积物的硫主要来自中、酸性火山岩和海水,并且在流体与沉积物相互作用过程中海底沉积物也可能为热液沉积物的形成提供部分的硫.导致本区热液沉积物中硫化物与其他热液活动区的硫同位素组成不同的原因,主要是各热液活动区的硫源以及有关岩浆活动和构造演变的不同.海底热液体系中硫的演化是一个复杂的过程,涉及被加热海水的上升、流体与火山岩的相互作用、海水硫酸盐和中、酸性火山岩中流的混合作用以及流体与沉积物相互作周等一系列海底热液活动,其中海水和中、酸性火山岩的相互作用是本区硫演化的一个重要机制.     

冲绳海槽南段沉积物的元素赋存状态及其热液活动记录

为了解冲绳海槽南部沉积物的元素赋存状态以及热液活动对沉积物中元素组成的影响,对冲绳海槽南部沉积物岩芯HOBAB4-S2进行了全岩样及顺序提取分析,探讨了该沉积物岩芯中Al、Ti、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Co、Ni及稀土元素的赋存状态,结果表明残留相与碳酸盐相是岩芯沉积物中元素的重要赋存形式,典型的碎屑组分Al、K、Ti在残留相中比例极高。铁锰氧化物相和有机结合相中各元素含量均相对较低,但在铁锰氧化物相中,与热液活动相关的金属元素在岩芯的萃取比例及含量上随着深度变化具有一致性,同时在4个层位出现了异常高值,表明在该层位对应的时期出现了热液活动对元素组成的显著影响,稀土元素总量变化上也可看出明显相同的变化趋势。沉积物的球粒陨石标准化稀土元素配分模式整体显示了轻稀土元素相对重稀土元素更富集的特征,具有极其轻微的Ce正异常和明显的Eu负异常,与南大西洋受热液活动影响较小的沉积物中铁锰氧化物相的配分模式类似,表明其受到热液流体的影响,是铁锰颗粒吸附海水与热液流体中稀土元素的结果。     

冲绳海槽沉积物的化学成分特征及其地质意义

本文根据1983年采集样品系统地研究了冲绳海槽沉积物的化学成分,结果表明,冲绳海槽沉积物的主要化学成分为SiO_2,CaCO_3和Al_2O_3,尤其以CaCO_3含量较高而明显地区别于深海沉积物或陆架沉积物。从常量元素与微量元素之间的关系来看,冲绳海槽沉积物的绝大部分样品接近于陆壳物质,只有少数样品与洋壳物质相近。上述特征表明,冲绳海槽沉积物的物质来源除了生物沉积成因以外,在一定程度上仍以陆源碎屑沉积为主体,同时也有部分海底火山物质的加入。     

Elemental geochemical records of seafloor hydrothermal activities in the sediments from the Okinawa Trough

The major and minor element contents in the sediment core H9 from the hydrothermal fields of the Okinawa Trough show a sharp change at the depth of 80 cm. The elements enriched in the upper 80 cm core are those enriched in the hydrothermal deposits and in the surface sediments recovered from the hydrothermal fields in the trough, which indicates the input of hydrothermal materials. Comparing with other hydrothermal sediments from Mid-ocean Ridges or the Lau Basin, the degree of the enrichment of elements iron, copper,cobalt, and nickel is relatively low. However, the enrichment of elements manganese, lead, arsenic, antimony and mercury is remarkable. The average contents of these elements in the upper 80 cm core sediments are three to six times those in the lower section, and 3~12 times those in the surface sediments which are not influenced by hydrothermal activities. Hydrothermal activities have contributed significant manganese, lead, arsenic, antimony and mercury to the sediments, and these elements are distinct indicators for the hydrothermal activity in the Okinawa Trough. The significant enrichment of these elements in Core H9 upward from the depth 80 cm indicates the start or the significant enhancing of the hydrothermal activity in this area at about 5 740 aB.P. The average accumulation rate of manganese during this period is about 40 461 μg/(cm2·ka), which is similar to the hydrothermal sediments in the Lau Basin or the East Pacific Rise.     

冲绳海槽中南部柱状沉积物氧化还原敏感元素赋存机理与环境指示意义

沉积物中氧化还原敏感元素（Redox Sensitive Element,RSE）含量变化是上覆水体氧化还原环境良好的替代指标。本文通过冲绳海槽中南部两个柱状沉积物（深度:30 cm）粒度、总有机碳、总氮及其同位素含量和氧化还原敏感元素含量等指标,探究复杂环境背景下冲绳海槽柱状沉积物中RSE的赋存机理与环境指示意义。研究发现,柱状沉积物中除了Cr亏损,其他RSE均显示有不同程度的富集。“粒控效应”对冲绳海槽柱状沉积物的RSE含量影响较小;分析可知,海水表层生产力是影响沉积物氧化还原环境的主要因素,通过Mn（氢）氧化物的吸附或解吸附作用实现RSE的富集与亏损。δCe、V/Cr、Ni/Co和V/（V+Ni）等指标指示沉积物整体处于氧化?弱氧化环境。沉积物中Mn元素通过还原作用以Mn2+形式向上扩散,在25～30 cm处被含氧间隙水氧化富集形成锰峰,指示柱状沉积物0～25 cm处为氧化环境,25～30 cm处为弱氧化环境。     

冲绳海槽中段沉积物物源识别及其热液活动指示

冲绳海槽中段热液活动区表层沉积物的主、微量和稀土元素分析结果表明:区内沉积物主要由陆源物质与热液源物质组分组成,Hg、Au、Sb、Cu、Pb、Zn、Ba、As、Fe和Co等微量元素富集;沉积物的化学风化程度中等,A-CN-K图解表明其暂未受到钾交代影响,且其母岩成分接近花岗闪长岩;北美页岩标准化稀土配分模式曲线整体较为平坦,轻重稀土分馏较弱,部分样品具有与热液流体类似的明显正铕异常.受热液活动影响,部分沉积物中的Fe、Cu、As、Pb和Zn显著富集,结合样品所处站位,整体显示含金属沉积物-过渡沉积物-正常沉积物的空间分配模式.结合(La/Sm)N、(La/Yb)N比值指示区内沉积物的陆源物质主要来自于黄河与台湾岛河流.     

冲绳海槽中段近4万年来沉积物属性和来源

对冲绳海槽中段DGKS9603孔134个样品(孔深0~481cm),测试了18种常、微量元素,对该柱样的29个样品(孔深0~488cm)进行了REE测试。对采自长江三角洲的CYm柱样和黄河三角洲的S3柱样中的晚更新统的5个样品进行了常、微量元素和REE测试。分析表明,冲绳海槽中段在全新世、末次盛冰期和末次间冰期的沉积物均以陆源物质为主,生物沉积为次。末次盛冰期以陆源硅质碎屑沉积的大量增加为特征;全新世生物沉积量有较大的增加;末次间冰期介于上述两者之间,但较全新世更富陆源物质。冲绳海槽的物源演化受末次冰期的影响,具有阶段性。对比冲绳海槽与长江和黄河物源的地球化学参数,包括REE、稀有元素、惰性常、微量元素,判识出末次盛冰期冲绳海槽的陆源物质,具有长江源的物质属性,沉积物可能主要来自古长江。     

Abundance of chemical elements in continental shelf sediment of China

For the first time, an element abundance table of China Shelf Sea sediments is published based on 286 samples from the continental shelf of China analyzed for 62 chemical elements. The shelf sediments result from the redistribution of sediments from China over the continental shelf. On the basis of comparison of element abundances among the China shelf samples, hemipelagic Okinawa Trough samples, and pelagic brown clay from the West Pacific, it is clear that each has its own elemental characteristics. Hg anomaly enrichment in Okinawa Trough sediments may be used as an indicator of hydrothermal activity.     

Geochemistry of trace elements and Sr-Nd isotopes of foraminifera shell from the Okinawa Trough

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＰｒｏｖｅｎａｎｃｅｏｆｍａｒｉｎｅｓｅｄｉｍｅｎｔｓｈａｓａｌｗａｙｓｂｅｅｎａｆｏｃｕｓｅｄｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍａｒｉｎｅｓｅｄｉｍｅｎｔｇｅ ｏｌｏｇｙ.Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｅｎｄｍｅｍｂｅｒｓａｎｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｒｒｅｌａｔｉｖｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｆｒｏｍｍｉｘｅｄｓｅｄｉｍｅｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎａｋｅｙｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｐｒｏｖｅｎａｎｃｅ .Ｆｏｒｔｈｉｓａｉｍ ,ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｓｅｌｅｃｔｅｎｄｍｅ…     

冲绳海槽沉积物混合作用的研究

介绍了利用方向性同位素＾２１０Ｐａ活度在岩芯中的垂直分布，根据沉积作用的数学模式，结合有关资料对冲绳海槽海水－海底界面沉积物的混合作用强度进行了了探讨。＾２１０Ｐｂ资料表明冲绳海槽表层沉积物中，＾２１０Ｐｂ放射性活度存在空间差异，介于２６．２６－９２．４０ｄｐｍ／ｇ，沉积物混合系数个于０．５１－６．８８ｃｍ＾２．ａ，这反映了研究海区不同的混合作用强度和沉积环境。     

基于PXRF的西南印度洋脊硫化物表层沉积物地球化学找矿研究

海底热液喷发形成的热液羽状流中富含成矿物质,并沉淀在距离热液喷口不等的范围内。对西南印度洋中脊热液喷口附近、距离喷口中等距离、远离喷口的六个表层沉积物样品开展了不同粒度沉积物的便携式XRF（PXRF）分析。结果表明,PXRF可以有效获得的洋中脊钙质沉积物中成矿元素的富集特征。>40目的沉积物样品具有较高的Cu、Zn、Fe、Mn等元素含量,40目以下沉积物中则相对稳定,可能与粗粒沉积物中玄武岩碎屑/玻璃含量较高有关,与镜下鉴定结果一致。以热液喷口为中心,表层沉积物中表现出Cu、Zn、As、Fe、Mn的元素分带,靠近喷口的沉积物中具有较高的成矿元素的含量,并具有较高的Cu/Fe、Zn/Fe比值或者Cu/Mn与Zn/Mn比值。上述结论表明,洋中脊沉积物中成矿元素的含量主要受与喷口的距离的影响,而与粒度的关系不大,洋中脊沉积物地球化学找矿应采用40目以下粒径沉积物作为分析样品。通过PXRF获得的Cu、Zn、As、Fe、Mn等元素含量及其比值特征可以作为海底多金属硫化物沉积物地球化学找矿的指标,该方法满足快速有效识别洋中脊沉积物中地球化学异常的要求。     

冲绳海槽有孔虫壳体的微量元素Sr,Nd同位素地球化学

钙质生物壳的微量元素组合和Sr,Nd同位素组成是识别海底混合源沉积物中生物源物质相对贡献的重要参数.冲绳海槽有孔虫壳体强烈富集Sr,P,Mn和Ba,富集Li,U,Th,Sc,Co,Pb,Zn,Cr,Rb,Y,Sb和轻稀土元素,弱富集V,Ga,Zr,Nb,Cd和中稀土元素,相对贫Ge,Mo,In,Sn,Cs,Hf,Ta,W,Tl,Bi和重稀土元素,海水中微量元素的背景含量和生物活动对微量元素的选择性吸收是有孔虫壳体中微量元素发生富集和贫化的主要机制,冲绳海槽有孔虫壳体的稀土元素配分模式与海水和太平洋有孔虫的有明显差异,表现出中稀土元素相对富集,并具有微弱的负Ce异常.有孔虫壳体的Sr,Nd同位素比值也与大洋海水不同,分别为0.709769和0.512162,前者略高于大洋海水,后者略低于大洋海水,表明冲绳海槽海水明显受大陆河水影响.