关键词：
蛇纹岩泥火山
自生沉积
主微量元素
氧化还原
渗漏流体
摘要：
马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山顶发育的自生沉积忠实地记录了渗漏流体活动,甚至记录了泥火山之下与俯冲作用有关的地球化学过程等信息。对其展开研究有助于认识蛇纹岩泥火山自生沉积形成环境及发育机理,渗漏流体活动规律及与俯冲作用有关的地球化学过程。本文对Conical蛇纹岩泥火山发育的自生沉积进行了详细的岩石学、矿物学研究,对Conical与Quaker蛇纹岩泥火山自生沉积TC/H/N/S,主量元素、稀土及其它微量元素展开综合研究。Conical蛇纹岩泥火山发育的自生沉积依产状可分为薄片状和黄、白色球粒状两种类型,光学薄片、SEM及能谱数据显示前者微观结构为针状、棱柱状,主要元素组成为Ca、O及少量Mg;后者为菌球状,主要元素组成为Mg、Si、O。因此确定其分别为针状文石、棱柱状方解石及无定形镁硅酸盐。主量及TC/H/N/S元素数据显示薄片状样品主要由CaO及少量MgO组成,TC含量较高;黄白色球粒状主要元素组成为MgO与SiO,且TH含量较高。这与岩石学、矿物学推测的结果一致。本文中将富碳酸盐样品称为类型Ⅰ,富无定型镁硅酸盐样品称为类型Ⅱ,二种组分的REE配分模式、U及其它微量元素特征存在显著差异。5%醋酸溶样中类型Ⅰ具有ΣREE高(2.51～22.05μg/g)、LREE亏损、HREE富集、Y富集(Y/Ho平均值66.58)特征;类型Ⅱ显示ΣREE偏低(0.94～3.57μg/g)、LREE亏损、MREE富集、突出的Eu正异常。指示二种组分形成的流体性质存在差异。但总体上,类型Ⅱ及大部分类型Ⅰ样品ΣREE含量较低,显示重稀土略微富集的平坦型配分模式。对比自生沉积的稀土配分模式与渗漏流体和海水混合模型的稀土配分模式,结果显示除两个稀土含量较高的碳酸盐岩样品外,形成自生沉积的混合流体中渗漏流体的贡献比例高于90%,说明类型Ⅰ和Ⅱ样品均形成于较强的渗漏环境,渗漏强度并非造成自生沉积矿物类型差异的主要原因。少数类型Ⅰ存在Ce负异常,其余各类型均以Ce正异常为主,且类型Ⅰ中U(4.75～9.21μg/g)值低于类型Ⅱ(19.33～38.12μg/g)。这指示前者形成过程中既存在氧化环境也存在弱还原环境,而后者形成于较强还原性环境。此外,类型Ⅱ样品存在明显Sm正异常,各组分中均存在Eu正异常,尤其是全溶数据,且Sm、Eu含量之间较好相关性指示其具有同源性(类型Ⅰ与Ⅱ相关系数分别为R=0.96与R=0.60),而Eu正异常可能与蛇纹石化后形成的还原性环境有关,因此有理由推断Sm和Eu正异常可能均继承自渗漏流体,并指示了较强的流体渗漏活动。这说明类型Ⅱ形成的渗漏流体具有更强的还原性特征。此外,从类型Ⅰ至类型Ⅱ,Li、Sc、Rb等元素其含量显示逐渐增长的趋势,即这些元素在类型Ⅱ中富集,这也说明类型Ⅱ形成的流体性质与类型Ⅰ不同。分步溶样结果显示5%醋酸可溶相与醋酸不可溶相微量元素特征差异显著,前者REE配分模式显示明显的海水特征,而后者具有MREE富集、Eu正异常等类似于孔隙水的特征;说明前者形成于偏氧化环境而富Si的残渣部分形成于更加还原性环境,进一步证明了无定形镁硅酸盐与碳酸盐形成的流体性质不同。全溶相中各组分存在突出的Eu正异常,Ce正异常特征,大部分样品MREE比重显著增加,这些均指示全溶中具有5%醋酸不可溶的、指示更加还原性的成分。结合自生沉积形成机制认为这一组分即为无定形镁硅酸盐,这些均指示无定形镁硅酸盐形成的渗漏流体具有更加还原的状态。结合前人报道的Conical蛇纹岩泥火山顶渗漏流体发育特征,本文中碳酸盐及镁硅酸盐可能分别为“低硅型”和“高硅型”流体渗漏形成,同一渗漏点可能发育两种性质渗漏流体的动态演化,但诱发二种流体转换的机制有待进一步研究。Quaker蛇纹岩泥火山发育的烟囱状自生沉积新老烟囱主量元素,TC/H/N/S及微量元素差异明显。本研究中新生烟囱主要由MgO组成,TH含量较高,老烟囱主要由CaO组成,TC含量较高。这与前人研究的新老烟囱矿物组分差异相一致,也说明本研究中较老烟囱主要矿物成分为碳酸盐,新生烟囱主要矿物成分为碳酸盐与水镁石。微量元素中,富碳酸盐相与富水镁石相及二者的混合物的REE特征差异明显,富碳酸盐相及混合物均显示Ce负异常,而富水镁石相既存在Ce正异常也存在Ce负异常,说明前者形成于相对氧化性环境中,后者形成过程中存在还原性环境,另外,富碳酸盐相Y/Ho(平均值60.92)比值明显高于富水镁石相(平均值34.35),Ce负异常突出,这说明富碳酸盐相形成记录了较多的海水信息,富水镁石相记录了较多的渗漏流体信息,即水镁石矿物指示了较强的渗漏活动。综上,不同蛇纹岩泥火山发育的自生沉积、同一蛇纹岩泥火山自生沉积中不同矿物组分、同一矿物不同样品均可指示流体渗漏强弱活动。
