莱菌堡场的黑烟囱——非生物成因合成甲烷的规模性分布区

许多研究者一直关注着洋底的热液活动 ,并且有时会得到新的发现 ,例如１９９５年在位于海底大西洋中脊北纬１４°４５′的洛加契夫场 ;２ａ后又在莱茵堡场（同一洋脊北纬３６°处）发现了新类型的热液活动。它不是与洋壳的玄武岩有关 ,而是与地壳下部和地幔上部的蛇纹石化（即含有矿物蛇纹石—含水镁矽酸盐）超基性岩有关。在这些场地上面的水层中ＣＨ４ 的含量异常高 ,超过背景值５～２０倍 ,而在该区的热液硫化物矿石中存在着广泛系列的石油烃类。莱茵堡场是已查明的在一大段大西洋中脊轴部的近海底水层中的甲烷异常区。据不同的作者估算 …     

天然气水合物的成因及其碳同位素判别标志

天然气水合物的形成主要受温度、压力和气体成分与含量等因素的控制。天然气水合物的气体成分通常以甲烷为主，其成因有细菌还原和热分解两种，分别具δ^13C值＜－60‰和δ^13C＞－60‰的特征。     

过渡族金属元素同位素在海底热液活动研究中的应用

过渡族金属元素(Fe、Cu、Zn等)同位素的地球化学特征研究是近年来新兴起的研究方向,在沉积地球化学、宇宙化学、成矿过程、岩浆作用和生物科学等多个领域都取得了重要进展。主要介绍了过渡族金属元素同位素在现代海底热液活动研究中的应用以及取得的重要成果,指出利用过渡族金属元素同位素研究现代海底热液活动具有广阔的发展前景。在分析总结已有研究工作的基础上,探讨了该领域的研究发展方向,包括:(1)丰富过渡族金属元素同位素组成的分析数据;(2)加强模拟实验工作;(3)探讨海底热液活动对过渡族金属元素在大洋内循环和平衡的作用。     

PACMANUS英安岩基质上的热液矿床：古火山成因块状硫化物成矿环境类比

1991年人们在巴布亚新几内亚北部马纳斯(Manus)弧后盆地东部发现块状硫化物之后,于1993年又对其作了进一步勘察。这是目前所知为数不多的几种完全与高硅质火山岩伴生的现代海底沉积类型之一。这些硫化物与古火山成因块状硫化物(VMS)非常相似,是探索岸基(Land-based)勘探新方法的最佳天然实验室。     

Fe同位素在岩浆作用过程中的分馏效应及其对海底玄武岩形成过程的指示

Fe是火成岩中丰度最高的变价元素,也是重要的成矿元素,主要以Fe²⁺或Fe³⁺价态赋存于固（矿物）、液（流体）相中,并全程参与岩浆作用过程和各种成矿作用。随着测试分析技术（如MC-ICPMS）的发展,Fe等非传统稳定同位素组成分析成为可能,并在最近十几年中被成功应用于岩浆物源追溯、结晶演化过程示踪和成矿作用分析等重要地质作用过程的研究。本文在分析了Fe同位素在岩浆作用过程中分馏效应的基础上,总结了Fe同位素组成在示踪海底玄武质岩浆（MORB、OIB、IAB和BABB等）作用过程研究的最新成果,并探讨了在应用Fe同位素组成示踪海底岩浆作用过程中所存在的主要问题。综合分析结果表明,火成岩中的Fe同位素分馏效应不仅受岩浆源物质部分熔融、岩浆扩散、流体出溶和结晶分异等作用过程的影响,而且还受到同化围岩物质、海底蚀变等作用的影响;由于Fe同位素分析技术（方法）至今仍待进一步完善,已有数据有限且需甄别去伪,因此在利用Fe同位素组成分析或恢复岩浆物源及作用过程时,仍需谨慎;于当前亟需建立完整可靠的Fe同位素示踪体系,这就需要在近期的工作中,尽可能多地选取代表不同构造环境和不同岩石类型的合适样品、获取（积累）更多原始（未经改造或蚀变）样品的精细分析数据,同时在利用Fe同位素示踪海底岩浆作用过程中还需注重多元数据的结合或相互佐证。     

1998年Axial火山喷发之后热液甲烷和氢气浓度的变化

Ａｘｉａｌ火山位于胡安·德富卡海脊中段 ,在过去十年中一直是研究的焦点。水柱研究和原地温度和流体测量结果表明火山喷口上的热量和羽状物颗粒特征都有明显变化。随后对海底新鲜熔岩的观测证实了有两次最新的海底喷发。火山口附近的羽状物流体相对于海水值背景含有更多的由如 ３Ｈｅ、Ｈ２、ＣＨ４ 和Ｍｎ化学物质形成的衍生物。３Ｈｅ化学性质稳定 ,它的浓度可用来确定其它化学物质的稀释因子。还原物质（Ｈ２、ＣＨ４、Ｍｎ）是微生物生长、发育的主要能源 ,因此不是稳定的示踪物。热液系统中ＣＨ４ 的来源可能包括 :①地幔岩浆甲烷的…     

大西洋中脊TAG热液活动区海底热液沉积物的硫同位素组成及其？…

对１９８８年取自大西洋中脊ＴＡＧ热液活动区的海底表层热液沉积物中３６件硫化物样品进行了硫同位素组成分析。结合ＯＤＰＬｅｇ１５８的近期成果,对ＴＡＧ区热液沉积物的硫同位素组成及其时空演变、硫源、硫同位素偏重的原因和硫的演化进行了探讨,得出如下结论：（１）ＴＡＧ区表层热液喾物的δ＾３４Ｓ值从２．９‰－７．６‰变化,均值为５．９８‰,与其它洋中论脊热液合活动区相比明显偏重,（２）从海底表层区到蚀变玄武岩     

太平洋三海区热液烟囱物的氧同位素特征及形成温度

使用氧同位素方法，测试了西太平洋马里亚纳岛弧、马里亚纳海槽、冲绳海槽和东太平洋加拉帕戈斯裂谷的海底热液烟囱和硫化物合岩样品。结果表明：马里亚纳岛弧上的埃斯梅拉尔达破火山口的热液硫化物的形成温度最高（达275℃），而成为高温产物的代表；冲绳海槽和加拉帕戈斯裂谷烟囱，表现为中高温类型，其氧同位素温度在150℃左右；马里亚纳海槽以蛋白石为主要矿物的烟囱物，则显示出典型的低温热液类型，少量黄铁矿砂试样则表现出中温类型特征。但上述区域大都不同程度地存在有闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等中高温热液矿物，说明研究区除马里亚纳海槽明显有中低温热液活动类型外，其它区域皆具备中高温热液活动特征。     

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.     

大西洋中脊TAG热液活动区海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

对1988年取自大西洋中脊TAG热液活动区的海底表层热液沉积物中36件硫化物样品进行了硫同位素组成分析.结合ODP Leg158的近期成果,对TAG区热液沉积物的硫同位素组成及其时空演变、硫源、硫同位素偏重的原因和硫的演化进行了探讨,得出如下结论:(1)TAG区表层热液沉积物的δ34S值从3.9‰-7.6‰变化,均值为5.98‰,与其它洋中脊热液活动区相比明显偏重.(2)从海底表层区到蚀变玄武岩区,热液沉积物的硫同位素组成有增大的趋势,而时间对热液沉积物的硫同位素组成则没有明显的控制.(3)热液沉积物中硫主要来自玄武岩,部分来自海水硫酸盐,是海水硫酸盐和玄武岩中硫不同程度混合的结果,且各硫源在不同阶段提供硫的比例分配和方式明显不同.(4)与其它无沉积物覆盖洋中脊中热液活动区相比,相对较大比例海水来源硫的加入是导致TAG区硫同位素组成偏重的一个重要原因,而TAG区具备有利海水硫酸盐还原作用进行的温度和水/岩比值条件则是促使该区热液沉积物中海水来源硫相对较多的主要原因.(5)海水的直接混入、流体-玄武岩相互作用、先期形成硫化物的重溶作用和硫酸盐矿物的还原作用是海水和玄武岩直接或间接提供硫的主要方式,也是导致本区硫同位素演化复杂化的主要原因,且硫的演化与海底岩浆作用和构造运动紧密相关.     

天然气水合物气体成因及其来源

天然气水合物中烃类气体主要有微生物和热因两种，应用天然气水合物烃类气体的C1／（C2＋C3）比值以甲烷的δ^13C同位素组成可以较好地区分气体成因，而甲烷的δD同位素组成可以用于判别CO2还原或醋酸根发酵的微生物成因方式。根据CH4以及CO2的δ^13C同位模式计算以及孔隙水的Br^-含量可以推测天然气水合物的气体来源。     

球形棕囊藻同化吸收硝酸盐的氮氧稳定同位素分馏研究

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)赤潮是一种全球范围的生态灾害,而硝酸盐稳定同位素技术是研究海洋富营养化与赤潮暴发机制的前沿技术。为将该技术应用于球形棕囊藻赤潮暴发机制方面的研究,首先需了解其同化吸收硝酸盐的稳定同位素分馏特征。为此开展了球形棕囊藻室内培养实验,获取培养过程中氮、磷、硅等营养盐的浓度及硝酸盐氮、氧稳定同位素(δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-)等参数的变化特征,计算球形棕囊藻同化吸收硝酸盐的稳定同位素分馏系数。结果显示,NO₃^-和PO₄^3-浓度随培养时间均呈现先明显下降后稳定的特征,同时伴随直径2~3mm的囊体出现并生长至2~3cm。NH₄⁺浓度先后两次出现升高,推测可能是受到有机氮矿化过程的补充所致。随NO₃^-浓度降低,δ¹⁵N和δ¹⁸O的值分别在第13天和第7天达到相对峰值。经计算,球形棕囊藻同化吸收硝酸盐过程δ¹⁵N和δ¹⁸O分馏系数分别为3.32‰±0.38‰和3.12‰±0.59‰,而前者的分馏系数呈逐渐降低的特点,原因可能是随球形棕囊藻生长,发生酶还原的NO₃^-较参与跨膜运输的NO₃^-比例逐渐升高。研究首次给出了球形棕囊藻同化吸收硝酸盐过程的氮、氧稳定同位素分馏系数及其变化特征,补充了海洋微藻同位素分馏数据库,为稳定同位素技术研究球形棕囊藻赤潮暴发的营养机制提供了重要的基础数据。     

太平洋三海区热液烟囱物的氧同位素特征及形成温度

使用氧同位素方法 ,测试了西太平洋马里亚纳岛弧、马里亚纳海槽、冲绳海槽和东太平洋加拉帕戈斯裂谷的海底热液烟囱和硫化物全岩样品。结果表明 :马里亚纳岛弧上的埃斯梅拉尔达破火山口的热液硫化物的形成温度最高 (达 2 75℃ ) ,而成为高温产物的代表 ;冲绳海槽和加拉帕戈斯裂谷烟囱 ,表现为中高温类型 ,其氧同位素温度在 1 5 0℃左右 ;马里亚纳海槽以蛋白石为主要矿物的烟囱物 ,则显示出典型的低温热液类型 ,少量黄铁矿砂试样则表现出中温类型特征。但上述区域大都不同程度地存在有闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等中高温热液矿物 ,说明研究区除马里亚纳海槽明显有中低温热液活动类型外 ,其它区域皆具备中高温热液活动特征     

南海东北部甲烷成因碳酸盐岩的矿物学及同位素组成(英文)

取自南海北部的3块自生碳酸盐岩主要为圆环状、结核状和结壳状。X射线衍射分析显示,这3件碳酸盐岩主要由黏土矿物、陆源碎屑(石英、长石)和碳酸盐矿物(高镁方解石和铁白云石)组成;碳氧同位素分析表明,结核状和结壳状碳酸盐岩具有极负的δ13C(分别为-32.83‰和-38.01‰PDB)和正的δ18O(分别为+2.19‰和+2.96‰PDB),不同于正常沉积的海相碳酸盐岩,甲烷厌氧氧化过程控制了这些碳酸盐岩的形成。碳酸盐岩为甲烷成因,记录了南海东北部海底富含甲烷的冷泉活动历史。     

海水对现代海底热液烟囱体中硫同位素演化的影响

在现代海底热液烟囱体的研究中,涉及硫同位素的讨论较多,主要是因为(1)海底热液活动形成的多为硫化物、硫酸盐等矿物,对于硫同位素的研究能提供很好的素材;(2)硫同位素的研究可以探讨物源,包括海水中硫酸盐对烟囱体形成的贡献以及烟囱体的形成机制等问题[1]。但是,目前对于硫同     

大西洋洋中脊海底表层热液沉积物的铅同位素组成及其地质意义

新测得 TAG热液区中 6件海底表层热液沉积物样品的铅同位素组成 ,其变化范围不大 ,具有均一性的特征。在 Pb- Pb图解上 ,热液沉积物的铅同位素数据大多落在 MARB的铅同位素组成范围内 ,与大西洋沉积物和 Fe- Mn结核相比明显具较少的放射成因铅 ,反映其上部洋壳岩石为该区热液沉积物的形成提供了铅。对比研究表明 ,因不同地质 -构造环境中的海底热液区为热液沉积物形成提供物源的情况不同 ,是导致有沉积物覆盖洋中脊中热液沉积物的铅同位素组成与无沉积物覆盖洋中脊不同的主要原因。海底扩张中心的扩张速率与热液沉积物的铅同位素组成有一定的对应关系 ,但其并不是热液沉积物铅同位素组成的唯一控制因素     

不同氮源对海洋微藻氮同位素分馏作用的影响

以海链藻(Thalassiosira pseudonana)为研究对象,分别考察了以硝酸盐、铵盐和尿素为氮源的氮同位素分馏作用。在建立相应理论模型基础上,分别计算出各个实验体系的ε值。结果表明,在藻类生长初期,δ^15N均较低,其δ^15N的积累主要发生在指数增长期,在稳定期达到最高,与氮源的初始δ^15N相同;不同氮源的氮同位素分馏作用也不相同,其中以铵盐最强,硝酸盐次之,尿素最弱。考虑到实际情况下氮化合物并非单一存在,作者还进一步考察了上述3种氮源混合后对其同位素分馏作用的影响,发现混合氮源体系的表观ε值介于单一氮源时的最大与最小ε值之间,该结果较好地解释了Montoya等(1991)在Chesapeak湾的现场实验结果。     

植物生长过程中碳同位素分馏对气候的响应

探讨C4植物的碳同位素组成对气候的响应是碳同位素示踪研究的重要任务。观察了典型的C4植物玉米生长过程的碳同位素效应，结果表明，玉米在其生长季节里碳同位素组成有明显的变化。不同部位的叶片碳同位素组成变化不一样，顶部叶片变化较大，下部叶片变化则相对较小。这种变化受温度、水分和光照强度等多种气候要素的影响。同一株玉米，其顶部的叶片δ^13C值比下部叶片要偏正，而且随着玉米的不断生长，这一现象更加明显，温度和光照强度则是引起这一现象的主要气候因子。     

海底热液活动的环境与产物

近23年的调查研究,使我们认识到分布于洋中脊、弧后盆地、岛弧和热点等环境的海底热液活动发育在多种围岩类型之上,包括超基性岩石、基性岩石、中性岩石、酸性岩石和沉积物。海底热液活动经历了岩浆去气作用、流体-岩石/沉积物相互作用和流体-海水混合,获取了岩浆、岩石、海水和沉积物的物质,构成了热液循环,产生了高温、低氧、高或低pH值、富含Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Hg、As等元素以及气体组分(甲烷、氢等)的喷口流体,影响了海水、沉积、岩石和生物环境,形成了热液柱、硫化物、含金属沉积物和蚀变岩石等热液产物,组成了海底热液系统。未来,促进海底热液活动探测技术和热液产物测试方法的发展,对海底热液区的岩石、喷口流体、热液柱、硫化物、含金属沉积物以及热液循环、生物活动的持续观测与研究,无疑将为人类探知海底地质过程及生命活动、保护海底热液环境和合理开发利用海底资源提供有力的工作支撑。