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含金属沉积物是海底热液活动的产物之一,由热液成因的含金属矿物与远洋沉积物混合沉积而成。由于含金属沉积物携带了热液的源区和热液循环的动力学信息,对其矿物学和地球化学研究对于重建热液活动的历史、位置、强度和演化至关重要。对远轴深海沉积物中热液成因矿物的识别能为隐伏热液矿床的勘探提供有效手段。卡尔斯伯格脊（简称卡脊）位于西北印度洋,是印度洋板块与索马里板块的构造边界。卡脊的扩张速率为22～32 mm/yr,属于慢速扩张洋脊。与同为慢速扩张洋脊的大西洋中脊相比,卡脊的研究程度非常有限,一直以来都没有发现热液活动和多金属硫化物。2013年,中国在卡脊中段一处新火山脊的西北坡发现了以玄武岩为围岩的卧蚕热液区。初步的调查显示,该热液区包含两处热液点,卧蚕-1#和卧蚕-2#,其中,卧蚕-1#水深2970～2990m,目前仍存在高温热液活动,而非活动的卧蚕-2#位于卧蚕-1#西北方向～2.7km处,水深3100m,主要产出坍塌的硫化物烟囱。一般来讲,在海底热液循环中,热液上升系统的动态活动能够直接观察得到,热液补给系统却不可见。由于针对卧蚕热液区获取的信息还十分有限,对含金属沉积物的地球化学研究不仅能够为寻找新喷口提供可靠的科学依据,也能够澄清这些样品在热液系统上升区和补给区中的相对位置,进而有助于对卡脊的热液过程的研究。本论文中,分别对取自活动（卧蚕-1#）和非活动（卧蚕-2#）热液点以及轴脊翼部的表层沉积物样品进行了形态学、矿物学和地球化学分析。本研究的主要目标是利用卧蚕热液区表层的含金属沉积物的特征判断热液喷口的相对方位,了解热液循环的强度以及原生热液矿物及其沉积后的次生变化。此外,也了解洋中脊热液活动对深海沉积的贡献。利用轴脊翼部表层沉积物全岩组成的平均值对卧蚕-1#区含金属沉积物的全样化学组成进行了标准化,结果显示含金属沉积物亏损Mn,富集Fe、Zn和Pb元素,具低U/Fe比值,高Fe/Mn比值的特点。矿物学研究显示,热液沉积物富含黄铁矿、硬石膏和蚀变火山玻璃。形态学上,硫化物单矿物（例如黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等）主要呈自形晶,其化学组成富含Se（0.01-0.05 wt.%）、Co（0.02-0.06 wt.%）、Cu（0.01-0.36 wt.%）、As（0.02-0.31 wt.%）、Sb（0.01-0.03 wt.%）和Pb（0.05-0.12 wt.%）等。铁的氢氧化物颗粒呈红色—褐色,明显富Pb（0.05-0.18wt.%）、Ba（0.01-0.1Owt.%）、Sr（0.01-0.04wt.%）和As（Bd1-0.11wt.%）,过渡金属含量∑（Cu＋Co＋Zn＋Ni）高达～1.19 wt.%。利用同样方式标准化后的卧蚕-2#区含金属沉积物全样化学组成显示其富Cu、Mn、U等,且U/Fe 比值相对较高。沉积物中明显富含黄铜矿、次生的铜的硫化物（如斑铜矿和铜蓝）和铁的氢氧化物,同时,XRD分析表现出明显的针铁矿和δ-MnO2的衍射峰。沉积物中硫化物颗粒呈非自形,同时,这些矿物在化学组成上富Cu（0.01-0.17 wt.%）、Zn（0.01-0.06 wt.%）、Sn（0.02-0.03 wt.%）、Ti（0.02-0.04 wt.%）等。铁的氢氧化物颗粒呈.红一黄色,化学组成上富Cu（0.42-1.12 wt.%）和Zn（0.32-1.06 wt.%）,在TVG-10过渡金属元素含量 ∑（Cu＋Co＋Zn＋Ni）一般小于0.01 wt.%,而在TVG-05,高达～1.23 wt.%。利用海水-流体-玄武岩反应模型（δ34S-mix=X*δ34Sseawater+（1-X）*δ34Sbasalt）,我们用表层沉积物的δ34S值确定卧蚕-1#和卧蚕-2#热液系统热液循环过程中海水来源和岩浆来源S的贡献。取自卧蚕-1#两个站位（TVG-07和TVG-08）的表层沉积物的δ34S值较低,分别为3.0%‰和3.6%‰,其中海水S的贡献均<20%。取自卧蚕-2#两个站位（TVG-05和TVG-10）表层沉积物样品的δ34S值分别为6.4-8.7%%‰和4.1-4.5 ‰,对应的海水贡献分别为～41%和～20%。我们还对取自离卡脊约450km的沉积物岩心进行了研究,发现在34-36 cm层位,样品中Fe,Mn,Cu,Zn,Ni和Co等元素、热液蚀变矿物（如斜绿泥石）和Fe的氢氧化物明显富集。AMS14C测年显示,该层的年龄为～17.12 kyr BP,当时的沉积速率较低,为～1.85 cm/kyr。就卧蚕-1#含金属沉积物而言,Fe的富集、较高的Fe/Mn 比值、硫化物颗粒和Fe氢氧化物颗粒中Se、Co,、As、Sb、Pb的富集,以及较低的δ34S值等证据表明,所研究的样品离高温（>300℃C）热液喷口区域比较近。计算得到的海水在热液流体中的贡献<20%,以及Fe氢氧化物中过渡族金属元素含量（∑（Cu＋Co+Zn＋Ni）=1.19 wt.%）较高等证据也支持这一推断。就卧蚕-2#含金属沉积物而言,其硫化物颗粒低Fe/Mn 比值（<1000）、U富集（>10ppm）、高U/Fe 比值以及Se、Co亏损（<0.01wt.%）,表明卧蚕-2接近中-低温（<3000℃）的热液补给区环境。TVG-05站位Fe氢氧化物颗粒中所计算的海水贡献程度高达41%以及过渡金属含量较低{∑（Cu＋Co＋Zn＋Ni）<0.01wt.%}亦支持上述推断。此外,利用δ34S计算所得的热液流体中海水的贡献、硫化物和Fe氢氧化物的化学组成特征表明TVG-08较TVG-07受到了更强的热液作用,而TVG-05较TVG-10遭受了更强的海底风化作用。而采自洋盆的沉积物岩心在34-36cm层位观察到Fe氢氧化物和斜绿泥石,说明在～17.12 ka BP（晚更新世）卡脊的热液活动非常活跃并强烈,导致离卡脊450km之遥的深海也发现有热液颗粒物沉积。