- -第31卷第4期 非金属矿 Vol.31 No.4 2008年7月 Non-Metallic Mines July, 2008
在现代海底热液活动研究过程中，物质来源和热液演化问题一直是大家争论的焦点。不仅是因为在海底热液循环过程中，由于硫化物、硫酸盐和铁氧化物等矿物相的沉淀和溶解作用， 以及海水的不断混入，使得海底热液活动成为一个复杂的动力学过程，而且，对海底热液循环体系中热液流体的化学组成，以及物质混入流体和沉淀出的情况均很难掌握，致使人们目前对海底热液的活动规律和成矿机制仍然存在疑问和争论。例如热液淋滤模式认为成矿热液流体及矿物源自高温海水与岩石的相互反应，强调了海水在矿床形成过程中的重要作用[1]；岩浆热液模式认为岩浆挥发后形成的富金属组分的岩浆流体，对热液成矿体系有较大的贡献，从而强调了岩浆水的主导地位[2]。 就目前来说，究竟哪种成因模式更有说服力还很难定论。而稀土元素因其特殊的地球化学性质，使其能够在海底热液的化学演化及其物质来源等方面的研究过程中担当重要的角色。同时，对于海底热液流体、洋中脊玄武岩以及海水的稀土元素地球化学特征已经有了很好的认识[3~7]。
目前，学者们普遍认为海底热液硫化物形成机制分为两个阶段：第一阶段，热液与冷海水在喷口处快速混合导致石膏、硬石膏、重晶石以及非晶硅大量沉积，形成了可渗透性的烟囱壁，由此阻隔并控制海水与热液的混合；第二阶段，在烟囱内部高温条件下，由矿物的沉淀和交代作用形成硫化物-硫酸盐带状相序[8]。笔者试从研究热液硫化物的初始形成阶段，即硫酸盐矿物占主导地位时期，通过对样品中稀土元素的地球化学特征数据的分析，来探讨海底热液活动过程中热液的演化机制以及物质来源问题。
1?样品特征
试验的四类样品取自印度洋中脊热液活动区。根据它们的结构和矿物成分的变化，从上到下大致如下：①由棕黄色-红褐色弱胶结铁铁氢氧化物和石膏组成。石膏在样品中呈格架状，针铁矿和赤铁矿赋存于石膏搭成的格架中。石膏晶体的大小可达到4mm 。② 暗灰色块状硫化物，含丰富的石膏晶体，此外，有富针铁矿和赤铁矿泥，孔洞周围被薄层石膏镶边。金属硫化物的主要成分为闪锌矿和黄铁矿，局部见流体通道。通道内有黄铜矿充填。③灰色块状硫化物，主要由黄铁矿，闪锌矿，石膏，针铁矿和赤铁矿组成，晶体细小。④黄色黄铜矿，晶体细小，含针铁矿
热液硫酸盐矿物中稀土元素地球化学特征
曹振华?胡超涌
（中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质教育部重点实验室，湖北 武汉 430074）
摘?要?用ICP-MS 分析了印度洋中脊四块硫酸盐样品稀土元素，
探讨它们的分布特征。分析结果表明，所有样品均表现出正Eu 异常与LREEs 相对富集的球粒陨石标准化分配模式，继承了其形成过程中热液流体的稀土元素分配模式。因而，硫酸盐矿物中的REEs 主要来自基底玄武岩，当它们与海水发生混合作用时， LREEs 得到高度富集。Eu 正异常的出现，则指示了硫酸盐形成时的海底强还原环境以及热液流体的演化特征。
关键词?稀土元素?硫酸盐矿物?印度洋中脊
中图分类号：
P595 文献标识码：A 文章编号：1000-8098(2008)04-18-03Geochemistry Characteristics of Rare Earth Elements in Hydrothermal Sulfate Minerals
Cao Zhenhua Hu Chaoyong
(Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology, Ministry of Education, China University of Geosciences, Wuhan 430074)Abstract Using ICP-MS four hydrothermal sulfate samples of the Indian Ocean ridge on their distribution of rare earth elements were analyzed. The results showed that all samples had shown abnormal Eu and LREEs were relatively enriched chondrite standardized distribution model, inherited the formation of hydrothermal fluid REEs distribution model. As a result, sulfate minerals in the basement REEs mainly came from basalt, when they were mixed with seawater, LREEs were highly enriched. The emergence of abnormal Eu instructed the formation of sulfate-reducing the seafloor environment and the evolution characteristcs of hydrothermal fluids.
Key words rare earth elements sulfate minerals Indian Ocean Ridge
收稿日期：2008-05-17基金项目：国家自然科学基金重点项目（No.40531004）和中国大洋协会海底区域开发“十五”项目（DY-105-1-4-05）
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