海底热液硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成的关系及其地质意义

摘要

海底热液硫化物的同位素组成不仅可以示踪其来源，也记录了流体及其沉淀过程。本文分析了全球海底热液硫化物的金属(铅、铼、锇、铁、铜、锌)、非金属(硫)及其流体包裹体中的稀有气体同位素组成，探讨了硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成之间的关系。结果表明：海底热液硫化物中的硫同位素组成与锇、铁同位素组成之间，铁同位素组成与铅和氦同位素组成之间，存在负相关性；其锇同位素组成与铁同位素组成之间，氙同位素组成与铅、锇同位素组成之间，则存在正相关性。在岩浆去气注入流体阶段形成的硫化物，具δ~(34)S_(VCDT)值较低(约0‰),~3He/~4He(>8 Ra)、~(40)Ar/~(36)Ar(>300)和~(129)Xe/~(132)Xe(>0.99)值较高的特点。在流体-岩石相互作用阶段，随着岩石中含铅矿物的不断溶解，即流体-岩石相互作用程度的增加，流体中沉淀的黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿的铅质量分数增加，伴随~(206)Pb/~(204)Pb值轻微的减小。在流体-海水混合阶段，海水影响的加剧可使硫化物中的锇质量分数(约0×10~(-9))急剧降低，δ~(57)Fe值(<—1.6‰)、~(187)Os/~(188)Os值(>1)明显增大；随着流体-海水混合作用的增强，硫化物中黄铁矿的δ~(34)S_(VCDT)值将随着其流体包裹体中~3He/~4He、~(40)Ar/~(36)Ar、~(129)Xe/~(132)Xe值轻微降低而升高，而其~3He/~4He值随着其~(130)Xe/~(132)Xe值的降低而降低。以上表明，通过综合分析海底硫化物中金属、非金属和稀有气体的同位素组成和其质量分数，并讨论它们之间的关系，可以揭示岩浆去气、流体-岩石相互作用和流体-海水混合对海底热液循环的影响，进而了解硫化物沉淀过程中流体-岩石相互作用和流体-海水混合的程度。

关键词

金属、非金属和稀有气体同位素 / 同位素组成之间的关系 / 海底热液硫化物