冷泉碳酸盐岩是冷泉渗漏活动的重要产物之一，它记录了冷泉流体的来源、沉积环境和活动演化特征。本文通过对南海北部东沙海域Site3站位采集的三个烟囱状碳酸盐岩和一个结壳碳酸盐岩样品的矿物成分、碳氧同位素、主微量元素和稀土元素及碳酸盐岩中黄铁矿的硫同位素研究（黄铁矿硫同位素研究不含结壳碳酸盐岩样品），确定了冷泉渗漏可能的流体来源和碳酸盐岩的沉积环境，并结合烟囱状碳酸盐岩独特的形貌特征，探讨了研究区冷泉流体的活动演化特征。　　烟囱A为环状，外环直径16cm、中央流体通道直径5cm;烟囱B呈底部直径8cm的实心锥形;烟囱C也为环状，外环直径20cm、中央流体通道直径12cm;结壳D块状，结构致密，密度较大，表面由黑褐色的铁锰氧化物包裹，新鲜面青灰色。碳酸盐岩样品普遍具有较负的碳同位素组成(δ13C值介于-55.7‰～-27.5‰VPDB)和较正的氧同位素组成（δ18O值介于-0.2‰～7.5‰VPDB）。研究认为，甲烷是该海域冷泉渗漏流体的主要烃类来源，其中沉淀烟囱C和结壳D的冷泉流体碳来源于生物成因甲烷且很可能存在水合物分解释放流体的加入。　　碳酸盐岩样品碳酸盐相的稀土元素分析结果显示，相对于澳大利亚后太古宙页岩(PAAS)，烟囱A、B和C具有正Ce异常特征，结壳D无Ce异常特征，且所有样品均表现出中稀土元素富集，表明四个样品均形成于还原性的沉积环境中，而中稀土元素富集则与碳酸盐岩样品中铁锰氧化物的吸附作用有关。碳酸盐岩样品全岩的微量元素数据显示，所有样品的(Mo/U)EF低于或略高于对应海水的(Mo/U)EF，烟囱B具有显著的Mo富集特征，进一步表明碳酸盐岩样品总体形成于缺氧非硫化的沉积环境，但很可能经历了短暂的硫化环境。在四个碳酸盐岩样品中，均发现有As、Sb的富集现象，结合前人对铁锰结核中富集As、Sb的研究和Site3样品较高含量的铁氧化物的特征，推测样品中As、Sb的富集主要归功于铁氧化物对海水中的微量元素As、Sb的吸收和搬运作用。　　此外，三个烟囱状碳酸盐岩的外层相比于内层，普遍具有δ13C值高、δ18O值低、δ34S值高、碳酸盐含量低的特征，认为这是由于烟囱状碳酸盐岩从外至内形成过程中沉积空间逐渐受到限制导致流体渗漏强度增强而造成的。因此，烟囱状冷泉碳酸盐岩因其独特的形态结构，是冷泉流体渗漏特征在时间上和空间上变化很好的记录者。　　综上，本文对四个碳酸盐岩样品的研究很好地反映了南海北部Site3站位冷泉流体的性质和沉积环境的变化，碳酸盐岩样品的稀土元素、主微量元素等特征进一步表明Site3站位在碳酸盐岩形成过程中的氧化-次氧化-缺氧非硫化等沉积微环境的改变。此外，根据烟囱状碳酸盐岩碳、氧、硫同位素和碳酸盐含量的系统性变化规律，本文提出了烟囱状碳酸盐岩由外至内生长过程中因沉积空间受到限制导致冷泉流体渗漏强度发生变化的新观点，对研究烟囱状碳酸盐岩形成过程中的冷泉流体演化具有重要的科学意义。