东太平洋海隆热液活动区沉积岩芯的地球化学研究

【摘要】： 东太平洋海隆是现代海底热液活动及热液沉积分布最为广泛的构造环境之一。EPR13°N附近海隆扩张速率大，火山活动频繁，各种活动的热液喷口、热液沉积硫化物和多金属软泥沉积物大量分布，已成为近几年研究快速扩张洋中脊海底热液活动及其沉积成矿作用的焦点地区。 本文选择采自东太平洋海隆13°N现代海底热液活动区附近的B13-26和B13-62两个沉积物岩芯，利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和全谱直读等离子体发射光谱仪(ICP-AES)对沉积物中的常、微量元素作了高精度的检测，并利用加速器质谱(AMS)对岩芯沉积物中的有孔虫壳体分层进行了~(14)C测年。由于两岩芯位置与海隆扩张轴的距离不同，或距热液喷口远近上的差异，它们受热液活动影响的程度不同，分别记录了热液活动不同的信息。 本文在对两岩芯所做的沉积学和矿物学研究的基础上(陈志华，1997)，系统地进行了元素地球化学及关键层位年代学等的研究，分析了反映热液活动的地球化学指标，探讨了热液活动的规律性，发现了热液事件沉积，主要结论包括： 1．B13-26岩芯沉积物为均一的褐色含碳酸盐粉砂质软泥，矿物组成中含有丰富的黄铁矿，具有典型的扩散热液沉积的特征。B13-62岩芯沉积物在30cm附近颜色发生明显改变，上部明显受到了现代海底热液活动的影响，中下部以正常深海碳酸盐和粘土沉积为主。 2．在矿物学上，受热液活动影响的B13-26岩芯沉积物以非晶质组分为主，晶质矿物可分为正常深海沉积矿物组合和热液成因矿物组合两大类。 B13-62岩芯上部沉积物的矿物组合与B13-26岩芯相似，只是含有更多的粘土矿物组分；岩芯中下部沉积物以方解石含量最高。 3．在元素沉积地球化学上，B13-26岩芯沉积物含有丰富的热液特征组分，绝大多数微量元素和REE都与Fe和Mn成较强的正相关关系，而与Al、Na、Ca、Mg、Ti相关性较弱，或呈负相关，说明这些微量稀土元素的富集机制主要是热液成因非晶质Fe-Mn化合物对热液及海水中元素的吸附作用。 B13一62岩芯上部沉积物中元素的富集特征与B13一26岩芯相似。岩芯中下部沉积 物中Fe与Mn的含量明显降低，Al的含量明显增加。多数微量元素及REE都与Al 和K呈明显正相关，而与Fe和Mn无明显的相关关系，说明微量稀土元素的富集主 要受深海粘土沉积的影响，而受热液活动的影响减弱或消失。 两个岩芯沉积物地球化学上的共性是Ca和Sr都与其它元素呈现负相关关系或极 微弱的正相关关系，表明生物碳酸盐沉积作用的独特性。 4.B13一26岩芯沉积物REE页岩标准化分布模式表现出具有Ce和Eu的负异常及 Gd正异常的重稀土富集型。REE总量明显低于深海粘土沉积，略高于深海碳酸盐沉 积，REE总量在岩芯中的变化与Fe和Mn的变化特征类似，表明REE的富集或亏损 主要受热液成因Fe一Mn化合物对元素的吸附作用。 在REE页岩标准化分布模式上，B 13一62岩芯沉积物与B13一26岩芯相近。但是， B13一62岩芯沉积物的 REE总量要比B13一26岩芯低的多，REE总量在岩芯中的分布也没 有与Fe和Mh类似的变化特征。 5.在B13一26岩芯35一25ocm段分层所进行的有孔虫’4c年龄测定表明，它们年 龄十分接近，前后相差仅在几百年内。根据年龄测量中的误差范围，可以断定这段沉 积物岩芯是短时间内快速沉积的产物。结合热液活动特征性元素在岩芯中的分布特 征，判断该岩芯段记录了一次强烈的热液活动事件，从而形成了典型的事件沉积，该 热液事件起始于距今12o00yr左右，自距今10O00yr前后有所减弱，强烈的热液活动 持续时间至少为加00yr，强烈的热液活动期间，热液喷口附近的沉积速率非常快。 在B13一62岩芯的45一soem处测得有孔虫的’4e年龄为距今犯900士53oyr。由于 ，4c测年方法上的局限性，在岩芯135一140cm处’4c测年只能给出大于40000y:的结 果。显然，B13一62岩芯处早期并没有受到热液活动明显的影响，沉积速率非常缓慢， 只是在近期受到了热液活动的影响，形成了上部富含热液活动特征元素的沉积。