冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中.pdf
科学号海洋科学综合考察船
科学号海洋科学综合考察船科学背景海洋科学综合考察船作为海洋探测与研究的重要平台，其发展⽔平不仅影响我国海洋科学发展的⾛向，更直接体现了国家的海洋科技实⼒。
当前，海洋深部丰富的资源成为世界各国关注的焦点，海洋系统和地球科学的系统认知亟待提升，探查深远海这⼀影响未来国家资源和安全保障的重要领域，已成为建设海洋强国的重⼤命题。
“科学”号海洋科学综合考察船的建设和投⼊使⽤，显著提升了我国深海⼤洋探测能⼒与研究⽔平，是我国海洋科学基础研究和海洋⾼新技术研发，特别是深海及⼤洋区的海洋基础科学研究的海上移动实验室和试验平台。
作为我国第⼀艘新⼀代海洋科学综合考察船，“科学”号引领了我国海洋科学综合考察船的发展，是我国未来 10—25 年深远海海洋科学考察的主⼒船只之⼀。
“科学”号海洋科学综合考察船将致⼒以下六⼤科学⽬标：⼤洋环流系统与⽓候变化；海洋动⼒过程与灾害；深海⽣物、基因资源及⽣物多样性；⼤洋⽣态系统与碳循环；洋中脊与⼤陆边缘热液系统及地球深部过程；深海海底油⽓（含天然⽓⽔合物）资源形成机理。
概述“科学”号海洋科学综合考察船是实现我国海洋强国战略、开展深远海考察研究的国家重⼤科技基础设施，其海洋环境⽴体探测范围涵盖全球 99.2% 的海域，船舶建造⼯艺⽔平和科学考察能⼒位居海洋强国新建和在建考察船前列。
“科学”号由中国船舶及海洋⼯程设计研究院设计，武昌船舶重⼯有限公司建造，于 2012 年建成，母港青岛，由中科院海洋所以“专业运⾏、开放共享”的模式运⾏。
“科学”号海洋科学综合考察船总长 99.8 m、型宽 17.8 m、吃⽔5.6 m，总吨位4 711，抗风⼒⼤于12级，续航⼒ 15 000 海⾥，⾃持⼒ 60 天，定员 80 ⼈，满⾜⽆限航区要求，具有全球航⾏能⼒。
船舶采⽤吊舱式电⼒推进系统， DP-1 动⼒定位，⼀⼈驾驶桥楼，⽆⼈机舱，具备卓越的操控性能。
优化设计的球⿐艏、升降鳍板和艏侧推槽道⼝封盖的配置提供了低噪声的声学探测环境。
冲绳海槽中南部不同环境表层沉积物质来源
DOI: 10.16562/ki.0256-1492.2020082001冲绳海槽中南部不同环境表层沉积物质来源邹亮1,2，窦衍光1,2，陈晓辉1,2，胡邦琦1,2，林曦11. 国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室，中国地质调查局青岛海洋地质研究所，青岛 2660712. 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室，青岛 266071摘要：对冲绳海槽中南部3种不同沉积环境（东海外陆架、东海陆坡和冲绳海槽）表层沉积物进行了稀土等元素地球化学分析，结果显示，冲绳海槽和陆坡表层沉积物具有与台湾物质来源类似的稀土元素配分模式，La/Sm-Gd/Yb 散点图也显示海槽和陆坡沉积物主要分布在台湾物源端元区，表明冲绳海槽中南部海槽和陆坡表层沉积物主要来源于台湾，而外陆架沉积物明显的重稀土亏损与大陆河流（特别是长江、黄河）沉积物来源较为一致。
为进一步判断外陆架表层沉积物来源，对外陆架沉积物重矿物进行分析鉴定，结果显示，外陆架沉积物重矿物以普通角闪石-绿帘石-石榴石-赤褐铁矿为组合特征，与长江沉积物重矿物组成特征类似，其明显缺乏台湾河流来源的典型重矿物锆石、黄河来源典型重矿物云母、浙闽沿岸来源典型重矿物磁铁矿，说明台湾、黄河和浙闽沿岸并非研究区外陆架表层沉积物主要物源。
根据以往测年等研究成果，研究区外陆架沉积物年代较老，应为古长江物质经东海现代环流体系不断改造而成。
关键词：物质来源；稀土元素；重矿物；表层沉积物；冲绳海槽中图分类号：P736.21 文献标识码：AProvenance analysis for surface sediments in different depositional environments of the middle-south Okinawa TroughZOU Liang 1,2, DOU Yanguang 1,2, CHEN Xiaohui 1,2, HU Bangqi 1,2, LIN Xi 11. Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resources and Environmental Geology, Ministry of Natural Resources, China Geology Survey, Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao 266071,China2. Laboratory for Marine Mineral Resources, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266071, ChinaAbstract: In this paper, surface sediments taken from three different depositional environments, i.e. the outer continental shelf, slope, and trough, of the middle-south Okinawa Trough were analyzed for rare earth elements (REE). The results suggest that the REE distribution patterns of the surface sediments from the continental slope and the Okinawa Trough are quite similar to those from Taiwan. The discrimination plot of La/Sm-Gd/Yb also shows that the surface sediments from continental slope and the Okinawa Trough are mainly located in the diagram close to the provenance end of Taiwan, further supporting the conclusion that the surface sediments of the continental slope and the Okinawa Trough are doubtlessly sourced from Taiwan. The obvious loss of heavy REE in the sediments of the outer continental shelf is consistent with the source of continental river sediments. In order to recognize the source of surface sediments in the outer shelf sedimentary area, the heavy mineral compositions of these sediments were analyzed. The results show that the heavy mineral assemblages of the outer continental shelf sediments are mainly composed of common hornblende, epidote, garnet, limonite, similar to the source composition of the Changjiang river. The outer continental shelf sediments are lack of zircon, mica, and magnetite, typical heavy minerals found in Taiwan, Huanghe river, and Minjiang river sediments respectively, which suggests that Taiwan, Yellow River, and the coast of Zhejiang and Fujian are not the main contributors to the outer continental shelf sediments. According to the results of previous dating data, the sediments of the outer shelf are relatively old, suggesting that the outer shelf sediments should be formed by the rework of the palaeo-Changjiang river materials by the modern circulation system of the East China Sea.Key words: provenance; rare earth elements; heavy minerals; surface sediments; Okinawa Trough资助项目：中国地质调查局地质调查项目“1：25万锦西、日照和霞浦县等图幅海洋区域地质调查”（DD20160139）；国家自然科学基金项目“晚第四纪以来冲绳海槽中深层水源区演变的沉积记录及其古气候意义”（41776077），“菲律宾海盆底层水体性质对中更新世气候转型的响应机制”（41976192）作者简介：邹亮（1981—），男，博士，高级工程师，主要从事海洋地质与地球化学研究，E-mail ：******************收稿日期：2020-08-20；改回日期：2020-12-15. 文凤英编辑ISSN 0256-1492海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质第 41 卷 第 1 期CN 37-1117/PMARINE GEOLOGY & QUATERNARY GEOLOGYVol.41, No.1冲绳海槽是一个具有过渡性地壳特征的大陆边缘盆地，西侧与宽广的东海外陆架相连，之间有东海陆坡作为东海陆架与冲绳海槽的折转带；东侧为琉球岛弧，将冲绳海槽与太平洋分隔。
冲绳海槽南奄西热水活动区热水沉积成矿作用
3 热水的地球化学特征
海底热水喷口的热水成分是反映热水物质来源的有效证据 ,其中碱度是一个反映热水与
海底沉积物相互作用引起变性程度的指标 ,沉积物对热水碱度的影响主要取决于沉积物中有 机质的含量及有机质受热分解产生 HCO3- 和 N H4+ 等的反应程度 。在 SO24 - 供应不足的情况 下 ,有机质受热分解的反应式为 :
伊是名
海 洼 26142 17113 2113 8180 3137 3130 2 537 5152 19 212 131
东太平洋
海隆 21°N 21100 0122 0160 13147 0116 0103 104 < 011 24 1
胡安德
富 卡 38167 0127 0117 20176 0106 0104 188 < 011
2 热水沉积物的地球化学特征
用等离子体光谱等进行的热水沉积物成分分析表明 , 热水沉积物中硅的含量为 17163 %
收稿日期 :19982423 修改稿 :199826214 作者简介 :高爱国 男 1960 年生 副研究员 海洋地质学 3 国家自然科学基金与国家海洋局青年海洋科学基金联合资助项目
16～24 218～10160
2312～2518 0189～1132
< 0101 0105～0107
810 - 015～ - 0119
3 HeΠ4 He ( RΠRa) δ13 CO2/ ‰ 87 SrΠ86 Sr
6197～7151 - 5. 3～ - 4. 0
01710 0
611～619 - 5. 0～ - 4. 8
典型的大洋型地壳物质 , K、Li 含量较低 ;而位于板块俯冲带附近冲绳海槽的岩浆物质为岛弧
冲绳海槽海底扩张证据
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冲 绳 海 槽 宫古 段 的 最 大 水 深 为 位 于 中 央地 堑 城 阳 段 北 端 底 部 靠 东 的 一 侧 本研 究 区 的中央 地 堑 可 分 为 断 续 的 段 从 东北 而 西 南 大致 呈 右 旋 雁行 排 列
。
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但 黄岛 段
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相 对 于 唠 山段
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城 阳段 相 对 于 莱 西 段 左右
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结果
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本 文 展 示 的冲 绳 海 槽 中央 地 堑在 形 态 上 和 空 间展 布 形 式 上 都和 慢 速 扩 张 洋 脊 的情 形 类 似
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但从
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地 堑 深 度较 浅
发育 重 叠 地 堑 来 分 析 冲 绳 海 槽 的 扩 张速 率应 当 属 于 慢 速 扩 张 中速 度 最 快 的 应 介 于 慢 速 扩 张 和 中速 扩 张 之 间 本 研 究 区 莱西 段 即墨 段 和 平 度 段 海 底 地 形 相对 较 高 中 央 地 堑 深 度 变 浅 并 发 育 重 叠 中央 地堑 应 该 相 当 于 快速 扩 张 大 洋 中脊 的 轴 高 可 能 是 正 在 孕 育 岩 浆 活 动 的位 置 冲 绳
。
山 是 冲 绳 海 槽 海底 扩 张 新 洋 壳 增 生 的 一 种 形 式
海底 扩 张 沿 中 央地 堑 正 在 进 行
参
梁 瑞才
,
考
文
一
献
吴金 龙
,
刘 保华等 海 洋 学 报
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海 槽 中央 地 堑 之 间不 发育转换 断层 并不 能成 为冲 绳 海槽 不 存 在 海 底 扩 张 的证 据 应 不 很 充 足 的情 况 下
冲绳海槽中部热液活动区构造地球物理特征分析
¹ 国家自然科学基金重点项目(批准号:49736210)和中国科学院院长基金资助。
收稿日期:2000-02-14文章编号:1000-0550(2001)01-0043-05冲绳海槽中部热液活动区构造地球物理特征分析¹栾锡武 翟世奎 干晓群(中国科学院海洋研究所 山东青岛 266071)摘 要 对冲绳海槽中部南奄西、伊平屋、伊士名三个现代海底热液活动区的地形、热流分布、地震、地磁场特征进行了初步研究。
结果表明,海槽中部的热液活动区都集中于海槽的中央地堑中,或位于火山口的侧坡上,或位于地堑中山脊的侧坡上,热流值高而变化大,地震事件十分上频繁,地磁场曲线变化较大。
这一系列特征说明现代海底热液活动区和目前的构造活动带吻合,热液活动和岩浆作用或浅成岩浆房密切相关。
板块俯冲在海槽下诱生地幔物质上涌,上涌的地幔物质所携带的热量为热液活动提供了动力源,在海槽拉张过程中形成的断裂为热液流体提供了运移通道。
关键词 冲绳海槽 热液活动区 构造地球物理特征第一作者简介 栾锡武 男 1966年出生 副研 海洋地球物理学博士中图分类号 P738 P313 文献标识码 A1 前言冲绳海槽海底热液活动的发现与研究始于本世纪八十年代,1984年日本施实岩石圈计划在冲绳海槽中部的伊平屋测得高热流异常,最高达1600mW/m 2,从而推断该处可能有热液活动存在112。
1986年日本在夏岛84海丘顶部发现有闪光水喷出,水温达42e122。
1988年日、德在伊士名海穴中发现了现代海底热液成因的硫化物矿床132。
1989年日本又在该海穴中发现了正在喷溢的黑烟囱,测得该处水温高达320e142。
1988年日本在伊平屋地堑西侧发现了热液活动的存在,测得该处的水温为220e 。
1989年日本利用/深海20000号深潜器在南奄西海丘区进行深潜调查,在该处发现了热液喷口及热液生物群落152。
中国科学院海洋研究所在1990~1991年间曾在东海陆架和冲绳海槽进行了三个航次的海底热流调查162,1992,1994又两次组队对冲绳海槽的热液活动专门进行调查172。
冲绳海槽现代活动热水区CO_2_烃类流体_流体包裹体证据_侯增谦
中国科学(D 辑)第28卷 第2期SCIENCE IN CHINA(Series D) 1998年4月冲绳海槽现代活动热水区C O2-烃类流体:流体包裹体证据＊侯增谦 张绮玲(中国地质科学院矿床地质研究所,北京100037)摘要 冲绳海槽是正在发生着海底热水喷流(黑烟囱式)和现代成矿过程的弧后扩张盆地.JADE热水区热液补给带水-岩反应产物中的流体包裹体研究表明,海底深部热流体系极度富气,并存在两类相对独立、密切共生的CO2-烃类流体和盐水流体.CO2-烃类流体包裹体成分总体上与天然气田的流体包裹体成分相当.盐水流体包裹体以H2O为主,CO2和CH4呈过饱和状态.盐水流体在海底呈黑烟囱流体喷射,CO2流体在海底呈CO2气泡排泄,并形成CO2水合物,烃类气体或流体可能被局部封存.CO2-CH4-H2S气体或流体的大量存储及其与盐水流体的反应效应导致金属硫化物工业堆积.关键词 冲绳海槽 海底下部热液体系 C O2-烃类流体 流体包裹体海底喷流热流体的性质与来源,一直是一个悬而未决的矿床学难题[1～3].这个问题直接涉及古代与现代块状硫化物矿床成因.热液金属矿床与油气特殊共生是矿床学另一个难解之迷.大量资料证实,油气区常与热水区密切共生(如莺歌海)[4]、黑矿带常与油气带空间并列(如日本油气带与黑矿带)[5],部分油气藏中Au,Hg达工业品位[6],有些金属矿床及热水中石油及烃类流体大量发育[7].这个问题动摇着现有的金属矿床成矿理论与油气成因机制.冲绳海槽现代活动热流体及其硫化物矿床,以其产出的弧后扩张盆地环境、双峰岩石组合赋矿岩系,Zn-Pb-Cu-Ag金属组合、下筒上盆双层矿床结构,而十分类似于日本黑矿[8],成为研究黑矿型矿床成矿流体来源及热水成矿作用的天然实验室.同时,与热液流体相关的富CO2流体喷气[9]及烃类流体发育(下述),为我们研究金属矿床与油气相关性提供了独特机遇.本研究选择冲绳海槽JADE热液区的热液喷射通道附近(热液补给带)的脉状-网脉状-浸染状矿石及强烈蚀变火山岩样品,进行了流体包裹体研究,试图揭示海底下部“待喷”流体化学性质与组成及其演化轨迹.本文主要报道海底下部热液流体的化学组成.1 冲绳海槽海底喷流与矿化特点冲绳海槽发育于西南太平洋琉球岛弧的弧后区,系减薄陆壳初始扩张形成的弧后裂谷盆地.海槽中央发育一系列NE向平行海脊和相间排布的地堑盆地.沿海脊,双峰岩石组合大 1997-05-21收稿,1997-10-20收修改稿 ＊国家自然科学基金资助项目(批准号:49672117)量发育.沿地堑盆地,发育若干构造塌陷或洼陷,水深约1300～1600m .JADE 热液区(200m ×1000m )位于Izena 凹陷内,中心带热流值高达10100mW /m 2[8],揭示热液区下部发育浅位岩浆房.沿高热流带中轴,活动与窒息的硫化物-硫酸盐烟囱和丘堤林立,CO 2水合物(hy -drate )及CO 2喷气管与之伴生.活动的黑烟囱喷射悬浮硫化物粒子的高温黑色流体(320℃),相邻烟囱或丘堤则喷射低温清彻流体(220℃[10]),暗示热液流体在海底下部发生对流循环和矿质淀积[11].在海底下部的排泄通道淀积的脉状-网脉状Zn -Pb -Cu -Ba 矿石,是本次研究的重点样品,其详细描述见文献[8].2 流体包裹体基本特征与化学组成选择研究样品,磨制成厚0.05～0.1mm 测温片,在显微镜下估计包裹体大小及各类包裹体相对含量.在冷热台进行包裹体的三相点、冰点和均一温度测量.测定前用蒸馏水和10%,20%的NaCl 溶液进行温度校正,测定精度在0～4℃±范围以内.对有代表性的单个包裹体,进行激光喇曼探针分析.基于详细的显微观察和大量的喇曼探针测定(表1),按包裹体物理状态与化学组成,将其分为3大类6小类:Ⅰ 气相包裹体:气液比大于50%,气相灰黑色,椭圆形,4～10μm ,三相点温度小于-140℃.均一温度280～310℃.喇曼探针分析表明,包裹体主体为CO 2(CO 2摩尔百分数约为37),并含一定量的H 2O (摩尔百分数为13),N 2(摩尔百分数约为26.2),H 2(摩尔百分数为7.8)和H 2S ,SO 2组分(表1).该类包裹体少见,主要封闭于早期阶段闪锌矿和石英中.Ⅱ 气液包裹体:气液比小于50%,分布广,数量多,为流体包裹体主体类型,见于闪锌矿、石英、重晶石和石膏中.可细分为3类:Ⅱ-1 富烃-CO 2包裹体:气相体积20%～35%,淡褐色至深棕色,液相无色至棕色(图1(a )、(b )),一般3～15μm ,个别大于40μm (图1(c )),均一温度310～330℃和240～280℃.成分变化较大,有两组成分明显可辩:烃类-CO 2组合和H 2O -烃-CO 2组合(图2).前者三相点小于-100℃,不含H 2O ,CO 2占绝对优势,H 2S 和SO 2含量较高,烃类组分以CH 4为主,C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6,C 3H 8等为辅;后者以含不等量的水显著区别于前者,液态H 2O 相摩尔百分数为11.8～55.0,气态相H 2O 摩尔百分数为8.7～23.7,烃类含量变化较大(表1).Ⅱ-2 含烃多相包裹体:由不混溶两液相和单一气相构成或者由不混溶的两气相和单一液相组成(图1(e )).前者液相与气相总体特征与富烃-CO 2包裹体类似,不混溶两液相的烃类/(H 2O +CO 2)比存在明显差异(表1).Ⅱ-3 盐水包裹体:包裹体无色透明,大小一般4～10μm ,气相百分比小于20%,盐度4.4～9.6(NaCl 的质量百分数),成分以水为主(图1(f )).主要见于石膏和重晶石中,偶见于闪锌矿内.Ⅲ 液相包裹体:由单一液相组成,可分为2类:Ⅲ-1 富烃-CO 2液相包裹体:深灰-灰黑色,锥光下见晕彩色,形态不规则,个体5～30μm ,包裹体中CO 2(摩尔百分数为40.3),H 2S (摩尔百分数为14.1),SO 2(摩尔百分数为11.3)为主要无机组分,烃类组分主要为CH 4,C 2H 4和C 3H 8.Ⅲ-2 盐水包裹体:包裹体无色透明,形状不规则,一般5～15μm ,与Ⅱ类包裹体密切共生.包裹体成分以H 2O 为主(摩尔百分数为90.2),含少量CO 2和CH 4.第2期候增谦等:冲绳海槽现代活动热水区CO 2-烃类流体:流体包裹体证据143 144 中 国 科 学 (D 辑)第28卷图1 冲绳海槽火山岩中浸染脉状矿化体内流体包裹体显微照片(a )闪锌矿中Ⅱ-1型大包裹体,含水、CO 2和烃;(b )闪锌矿中Ⅱ-1型包裹体;(c )石英中Ⅱ-1型包裹体;(d )闪锌矿在Ⅱ-1型大包裹体,含2种气相,1种液相;(e )闪锌矿在Ⅱ-1型包裹体及Ⅱ-2型包裹体群;(f )重晶石中Ⅱ-3型包裹体和Ⅲ-2型包裹体群图2冲绳海槽流体包裹体的CO 2-H 2O -总烃图1示H 2O -CO 2-烃类组合,2示CO 2-烃类组合,3示H 2O -CO 2±CH 4组合3 讨论3.1海底下部热液体系性质与流体排泄深海潜水器直接观察和测试,虽已客观地给出了JADE 热液体喷射烟囱流体成分[9],[13],但流体排泄过程中的气相组分(CO 2,CH 4,N 2等)的散失和流体对流循环过程中矿质的淀积使之难以反映海底下部热流体系的真正组成.然而,海底强热液蚀变岩系及相伴的脉状网脉状矿化体,做为海底下部热流体系强烈活动的主要标记,其水-岩反应产物中的流体包裹体则真实地记录海底下部热流体的类型与组成.JADE 热液区流体包裹体成分表明至少存在3个组合:CO 2-烃类组合、H 2O -CO 2-烃类组合和H 2O -CO 2±CH 4组合(图2).CO 2-烃类成分组合以无H 2O 为特征,液相包裹体居多.据CO 2与烃类比率可分辨出2个成分端元:富CO 2端元(CO 2摩尔百分第2期候增谦等:冲绳海槽现代活动热水区CO 2-烃类流体:流体包裹体证据145数达72,CO 2/烃≥1)和富烃端元(总烃摩尔百分数为66,CO 2/烃≤1).H 2O -CO 2±CH 4组合主要见于液相包裹体中,CO 2和CH 4含量虽少于其它组合,但其浓度远大于其在热液流体中的饱和值(CO 饱和值摩尔百分数为1.8,T =100℃).H 2O -CO 2-烃类组合见于气液和多相包裹体中,大量产出于闪锌矿中.H 2O 在液相中所占比例较大,约1/3～1/2(摩尔百分数为26.6～55.0),在气相中多低于1/4(摩尔百分数为8.7～23.7),CO 2和烃类在混合流体中呈过饱和状态.统计分析表明,3种成分组合以H 2O -CO 2-烃类组合为主,CO 2-烃类组合次之,H 2O -CO 2±CH 4组合(盐水)少见.由此推测,海底下部热液流体可能是由大量气体(CO 2,CH 4,N 2等)和盐水流体构成的混合热流体系.据Ishibash 和Urabe (1995)统计,岛弧环境热液流体中CO 2浓度变化于15～200mmol /L ,冲绳海槽热流体CO 2最大浓度约200mmol /L [13],我们的资料表明,即使最贫CO 2和CH 4的盐水流体,其CO 2和CH 4亦达饱和状态,CO 2浓度约4000mmol /L ,远远高于前人的估计值.对比发现,JADE 热液区的黑烟囱流体与盐水包裹体(H 2O -CO 2±CH 4组合)成分相当,但其相对贫CO 2和CH 4,可能是流体排泄过程中气体CO 2和CH 4发生大量散失所致.而海底正在喷射的CO 2气泡和CO 2水合物(CO 2为8.1%～93%,H 2S 3%～5.5%,其它气体(CH 4等)3.5%～12%[9])与CO 2-烃类组合的富CO 2端元包裹体成分相似(图3).这表明JADE 热液区海底下部的热液体系中,盐水流体可能呈黑烟囱方式喷射,而CO 2流体呈CO 2气泡形式沿海底裂隙排泄,其冷凝结果产生CO 2水合物.虽然在海底并未观察到烃类气体排泄,但其很可能呈独立的气相或烃类流体封闭于海底固结结壳层下部的某处.图3 冲绳海槽流体包裹体的成分相关趋势图(a )CO 2与烃类具负相关关系,(b )黑烟囱中喷射的高温流体和CO 2水合物管排泄的富CO 2气流(泡)之相关关系.1示H 2O -CO 2-烃类组合,2示CO 2-烃类组合,3示H 2O -CO 2±CH 4组合,A ,B 为无水的CO 2-烃类组合的流体包裹体成分变异趋势3.2富C O 2和富烃流体与盐水流体密切共生的CO 2-烃类流体成分变化极大,包裹体成分显示CO 2摩尔百分数变146 中 国 科 学 (D 辑)第28卷化于20～72间,烃类含量变化于摩尔百分数12～65,CO 2与烃类具负相关关系(图3(a )).其原因可能有二:(1)氧化-还原条件变化;(2)流体混合.还原条件下流体相对富含CH 4和H 2S 而贫CO 2和SO 2;氧化条件则相反.本区CO 2-烃类流体的CH 4/CO 2与H 2S /SO 2并不存在正相关关系,此外,富CO 2端元和富烃端元的包裹体被封闭在同一矿物颗粒(闪锌矿)中,在空间上密切共生,表明流体中CO 2-烃类成分变化并非仅受氧化-还原条件制约.同源或不同源流体(组分)混合模式则受2个主要事实支持:(1)分析样品中出现富CO 2而贫烃的气相包裹体和液相包裹体(表1),暗示富CO 2流体曾独立存在;(2)δ13CO 2和δ13CH 4同位素资料证实,黑烟囱中喷射的高温流体和CO 2水合物管排泄的富CO 2气流(泡),其CO 2与CH 4具不同来源(图3(b )),CO 2来自岩浆流体,而CH 4等烃类有相当量的有机物质贡献[9],暗示两流体(气体)曾经历混合过程.综合分析富CO 2-烃类流体包裹体,清楚可见2个明显分离的趋势线(图3(a )),趋势A 较趋势B 的包裹体的CO 2和烃类含量系统增大.两趋势并存的原因尚不清楚,推测与富CO2-烃类流体的演化阶段有关.JADE 热液区富CO 2-烃类流体包裹体与已知油气田流体包裹体具有明显的类似性.业已发现,油田中的烃类包裹体以高碳数烃为主,天然气田中烃类包裹体以低碳数烃居多,CH 4多达60%[13],[14],CO 2气田的包裹体则以CO 2为主,(CO 2+CO )多大于60%,最高达85%[15].在JADE 热液区,富CO 2-烃类包裹体中,烃类亦以低碳数烃为主,双键、三键及芳环结构的烃类少量出现,富烃类端元成分总体与气田烃类流体相当.富CO 2流体包裹体中,CO 2摩尔系数可高达73,而喷出的CO 2气流(泡)中CO 2则高达90%[8],其成分与二氧化碳气藏区包裹体相当[15].JADE 热液区深部,富CO 2和烃类流体包裹体的大量发育,揭示冲绳海槽现代热水活动区具有形成较大气藏的潜力.3.3H 2O -C O 2-烃-金属耦合作用3种成分组合的流体包裹体间的关系反映了两种可能:一是CO 2-烃类气藏(流体)与盐水流体混合,产生H 2O -CO 2-烃类混合流体;二为H 2O -CO 2-烃类流体因CO 2和烃类的过饱和而发生分相,产生盐水流体和CO 2-烃类流体端元.虽然现有资料难以判定谁是谁非,但是CO 2-烃类气体或流体的存在对金属硫化物的淀积却至关重要.首先是CO 2和H 2S 的气-液分离效应,无论CO 2和H 2S 直接由富气盐水分离,还是来自与盐水混合的先存气藏,均有效地增加流体的pH 值[16],并引起碳酸盐和硫化物的淀积.但反应途径计算表明,气相分离效应导致淀积产物中的脉石/闪锌矿比值太高,以致难以形成工业规模的金属堆积[17];其次是气体与液体间的反应效应.如富CH 4气相与盐水中的SO -24反应产生H 2S 和CO 2,H 2S 与盐水直接反应可产生金属硫化物.SO -24主要由海水提供,而在海底下部热流体系,海水SO -24的贡献不大,故富CH 4气相与热盐水反应难以产生大量CO 2和H 2S .大量金属硫化物的淀积必然要求一个富CO 2,CH 4和H 2S 的气藏.据估计,密西西比地区Mascot -Jefferson 矿区闪锌矿堆积需要与矿区规模相当的厚达10m 的富CH 4,CO 2,H 2S 的气田[18].如果这一估算正确,JADE 热液区正在进行的硫化物淀积亦需要相当量的富CO 2-烃类气体储藏.也就是说,JADE 热液区海底下部热流体系可能由相对独立的富CO 2-烃类气藏和与之混合或共存的盐水流体构成.CO 2-烃类流体(气藏)的发育是金属工业堆积的必要条件,高温盐水流体是硫化物沉积的重要介质.前者需要相对封闭的运移系统和良好储盖条件,后者需要强烈的张裂环境和相对开放第2期候增谦等:冲绳海槽现代活动热水区CO 2-烃类流体:流体包裹体证据147 的输导系统,因此,油气与金属矿床虽不在同一空间成矿(藏),但可时空相依,并列共存.致谢 本研究得到日本地质调查所首席研究官T .Urabe 博士和中国地质科学院矿床地质研究所李荫清研究员的悉心指教和大力帮助,在此表示衷心感谢.参 考 文 献1 Lydon S W .Ore depos it models 14,volceanogenic mass ive s ulfides .Part Ⅱ:genetic models .Canada Geosci ,1988,15:43～662 Urabe T .Kuroko depos it modeling based on magmatic hydrothermal theory .M ining Geology ,1987,37:159～1763 Yang K H ,S cott S D .Possible contribution of a metal -rich magmatic fl uid to a sea -floor hydrothermal system .Natu re ,1996,383:420～4234 杜乐天.烃碱流体地球化学原理.北京:科学出版社,1996.383～3985 Kaj iw ara Y .Intimate genetic relationship betw een Ku roko ores and crude oil from the Green Tuff region of Japan .29th IGC ,Abstracts .1992,7886 涂光炽,张宝贵.西南低温热液改造矿床成矿域特征.见:地球化学进展.贵阳:贵州科技出版社,1996.1～47 Simoneit B R T .Petrol eum generation in submarine hydrothermal system :an update .The Canadian M ineral ogist ,1988,26:827～8408 Halbach P ,Pracejus B ,M arten ,A .Geolgy and mineralogy of massive sulfide ores from the central Okinaw a Trough .Japan Econ Geol ,1993,88:2210～22259 Sakai H ,Gamo T ,Kim E S ,et al .Venting of carbon dioxide -rich fluid and hydrate fromation in M id -Okinaw a T rough back -arc bas in .Science ,1990,248:1093～109610 Kimura M ,Uyeda S ,Kato Y ,et al .Active hydrothermal mounds in the Okinaw a Trough backarc bas in .Japan Tectonphysis ,1988,145:319～32411 侯增谦,Urabe T .古代与现代海底黑矿型块状硫化物矿床矿石地球化学比较研究.地球化学,1996,25(3):228～23912 侯增谦,Urabe T .西太平洋冲绳海槽黑烟囱类型与化学分带型式.地球学报,1997,18(2):171～18113 Ishibaschi J ,UrabeT .Hydrothermal activity related to arc -backcre magmatism in the Western Pacific .In :Tayl or B eds .Backarc Bas ins :Tectonics and M agmatism .New York :Plenum Pres s ,1995.3:451～49514 储同庆,王鹤年,陈来福.油气田矿物中包裹体研究.南京大学学报(地球化学),1993,5(2):259～26615 赫 英,王定一,冯有良,等.胜利油田火山岩中的流体包裹体成分及其意义.地球化学,1996,25(5):468～47416 Drummond S E ,Ohmoto H .Chemical evolution and mineral deposition in boiling hydrothermal systems .Econ Geol ,1985,80:126～14717 Leach D L ,Plumlee G S ,Hofstra A H ,et al .Origin of late dolomite cement by CO 2s aturated deep basin brines :evidence fromthe Ozark region ,central United States .Geology ,1991,19:348～35118 Jones H D ,Kesler S E ,Alt J C .Sulfur is otopes in central Appalachian M VT mineralization .Geol Soci Amer ,1990Ann M eetAbstra Prog ,1990.222148 中 国 科 学 (D 辑)第28卷。
水曜海山火山口底发现海底热液矿床
水曜海山火山口底发现海底热液矿床
张尚识;方孝梯
【期刊名称】《海洋地质译丛》
【年(卷),期】1993(000)002
【摘要】70年代后半期,利用潜水器在东太平洋海隆潜航,发现了从“烟囱”极佳喷出富含金属的热液姿态及其周围的特殊生物群,已成为发现海底新矿物资源的重大话题;最近,不仅在中央海岭系,且相继在冲绳海槽、裴济海盆、马利亚纳海槽等西太平洋和日本近海的弧后海盆也发现了海底热液矿床。
特别是在具有陆壳性质的冲绳海槽中的伊是名海穴发现了热液矿床,是至今地质年代里唯一所见的黑矿矿床,对现代地质学具重要意义。
【总页数】3页(P55-57)
【作者】张尚识;方孝梯
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P744
【相关文献】
1.记忆合金海底火山口热液采样器 [J], 何漫丽;温秉权;邹松柏;王树新
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5.海底硅质破火山口中的黑矿型多金属硫化物矿床 [J], Lizasa,K;陈秀澄
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冲绳海槽中部现代海底热液活动在沉积物中的元素地球化学记录
冲绳海槽中部现代海底热液活动在沉积物中的元素地球化学记录翟世奎;于增慧;杜同军【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2007(029)001【摘要】对采自中绳海槽中部现代海底热液活动区的H9岩心沉积物进行了常量、微量元素分析,结果表明大部分元素含量在岩心75～80 cm处有一个明显的突变,上段中明显富集多种微量元素,这些元素正好对应于海槽中非热液活动区沉积物中相对亏损的元素,是热液活动区沉积物中的富集特征元素.75～80 cm处岩心沉积物中元素含量突变标志着中绳海槽中部现代海底热液活动的开始或显著加强.除锰外,在其他热液活动区(如洋中脊等)显著富集的铁、铜、钴、镍在该区富集程度不高,但铅、鉮、锑、汞在上段岩心沉积物中的平均含量较下段高3～6倍,较非热液活动区沉积物中含量高3～12倍.这些富集元素与冲绳海槽热液活动成因硫化物中富集元素非常一致,表明该区热液活动对沉积物中锰、铅、鉮、锑、汞具有重要贡献,锰、铅、鉮、锑、汞是海槽中部现代海底热液活动的特征性示踪元素组合.岩心沉积物中很好地记录了热液活动的发展演化,该区海底热液活动从距今5 740 a开始发生或显著增强,并且一直持续到现在,只是其间活动程度经历了强弱变化,岩心上段锰的平均堆积速率约为40 461 μg/(cm2·ka),与其他热液活动区的相当.【总页数】8页(P58-65)【作者】翟世奎;于增慧;杜同军【作者单位】中国海洋大学,海洋地球科学学院,山东,青岛,266003;中国海洋大学,海洋地球科学学院,山东,青岛,266003;中国海洋大学,海洋地球科学学院,山东,青岛,266003【正文语种】中文【中图分类】P738.6;P595【相关文献】1.冲绳海槽中部Jade热液活动区中块状硫化物的稀土元素地球化学特征 [J], 曾志刚;蒋富清;秦蕴珊;翟世奎;侯增谦2.冲绳海槽中部Jade热液活动区中海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义[J], 曾志刚;蒋富清;翟世奎;秦蕴珊;侯增谦3.冲绳海槽中部热液活动区岩芯沉积物稀土元素地球化学特征 [J], 于增慧;杜同军;翟世奎4.冲绳海槽海底热液区附近浮岩气孔充填沉积物中热液活动的地球化学记录 [J], 张玉祥;曾志刚;殷学博;李禾;齐海燕;王晓媛;陈帅5.冲绳海槽表层沉积物元素地球化学及其对物源和热液活动的指示 [J], 杨宝菊;吴永华;刘季花;刘焱光;张辉;王小静;李力因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冲绳海槽海底热液区附近浮岩气孔充填沉积物中热液活动的地球化学记录
冲绳海槽海底热液区附近浮岩气孔充填沉积物中热液活动的地球化学记录张玉祥;曾志刚;殷学博;李禾;齐海燕;王晓媛;陈帅【期刊名称】《海洋地质与第四纪地质》【年(卷),期】2018(38)5【摘要】以冲绳海槽伊平屋北热液区附近两个站位(HOBAB2-T3和HOBAB2-T6)的浮岩为研究对象,分别对充填沉积物的浮岩(T3-D、T6-D)和去除沉积物的浮岩(T3-C、T6-C)进行扫描电镜观察、矿物组成和微量元素组成的对比分析。
结果表明,浮岩气孔充填的沉积物主要来源于冲绳海槽内碎屑沉积物的混入,其中气孔较小的T3浮岩中充填的沉积物组成主要为伊利石和石英,而气孔较大的T6浮岩中充填的沉积物组成主要为石英和长石,代表了海槽内沉积物的一般矿物组成。
邻近热液区的T3浮岩气孔中的沉积物含有异常高含量的Pb(>101μg/g)、Zn(>196μg/g)、Cu(>47μg/g)等金属元素,代表强烈的热液活动信号;距热液区稍远的T6浮岩气孔中沉积物也表现出Pb、Cu等元素含量的异常特征,可能代表较弱的热液活动信号。
这说明海底热液区附近的浮岩气孔中充填的沉积物可以记录热液活动的信息,这对寻找浮岩分布区新的热液活动具有重要的指示意义。
【总页数】10页(P102-111)【关键词】浮岩;气孔充填沉积物;热液活动;矿物组成;微量元素【作者】张玉祥;曾志刚;殷学博;李禾;齐海燕;王晓媛;陈帅【作者单位】中国科学院海洋地质与环境重点实验室中国科学院海洋研究所;中国科学院大学;青岛海洋科学与技术国家实验室海底矿产资源评价与探测技术功能实验室;中国科学院地质与地球物理研究所【正文语种】中文【中图分类】P736【相关文献】1.冲绳海槽中部Jade热液区热液沉积物中Ag的富集成矿作用 [J], 蒋富清;翟世奎;李安春2.冲绳海槽中部现代海底热液活动在沉积物中的元素地球化学记录 [J], 翟世奎;于增慧;杜同军3.冲绳海槽中部Jade热液活动区中海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义[J], 曾志刚;蒋富清;翟世奎;秦蕴珊;侯增谦4.冲绳海槽中部热液活动区岩芯沉积物稀土元素地球化学特征 [J], 于增慧;杜同军;翟世奎5.冲绳海槽北部柱状沉积物中有机质地球化学特征\r——对热液活动的指示 [J], 黄鑫;陈法锦;祁雅莉;侯庆华;陈清香;蒲晓强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海洋环境生态学-第4章 生态系统生态学(3)海洋生态系统的主要类型
五、珊瑚礁生态系统
1、珊瑚礁生物群落在热带沿岸区的广大海域。 珊瑚礁是由造礁珊瑚（体内有共生动黄藻）死亡骨骼、含
钙藻类以及各种软体动物的贝壳共同形成的碳酸钙沉积环境。
五、珊瑚礁生态系统
2、珊瑚礁生物群落是海洋中多 样性程度最高的群落，原因在 于，珊瑚礁生境复杂以及每个 种占据很狭窄的生态位。
3、在珊瑚-藻类的互利共生当中， 藻类的光合作用供给珊瑚虫能 量，而珊瑚虫的代谢供给藻类 营养物质，从而使营养物质并 不丰富的海域具有很高的营养 循环效率。
二岩岸潮间带和大型海藻场二岩岸潮间带和大型海藻场2大型海藻场4生物群落及关键种大型海藻提供了藻场生物群落的框架其巨大叶片上附着微型或小型动植物各种定居的或临时性栖居在这里的无脊椎动物和鱼类构成复杂的生物群落群落中的顶级捕食者如海獭等构成这类生物群落的关键种
第三节 海洋生态系统的主要类型
一、沿岸、浅海生态系统 二、岩岸潮间带和大型海藻场 三、河口生态系统 四、红树林沼泽 五、珊瑚礁生态系统 六、近岸上升流生态系统 七、大洋生态系统 八、热液口区与冷渗口区
深海底栖生物都具有长的附肢，丰富的刺、柄和其他 的支持方式。
【举例】深海蟹类的附肢特别长，海绵、水蝗虫、海百合都具有长 柄；鼎足鱼的胸鳍和尾鳍条特别细长，能以三角鼎立之势站在海底， 还可跳跃前进。
八、热液口区与冷渗口区
1、热液口区 （1）海底的裂缝中扩散出的热液H2S含量很高，支持
周围生境中能氧化H2S的大量细菌依靠化能合成作用 生活。 （2）这些细菌的生物量很大，在海底形成厚厚的丝 状细菌垫。并与一些个体巨大的蠕虫和双壳类动物 共生。 （3）软体动物、多毛类和甲壳类占所有热液口生物 种类的90％以上，其中，某些种类生物量很大，但 这类群落的物种多样性并不高，而深海其他生境的 种类多样性通常很高。
冲绳海槽中段近4万年来沉积物属性和来源
冲绳海槽中段近4万年来沉积物属性和来源金秉福;林晓彤;张云吉;林振宏【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2006(025)004【摘要】对冲绳海槽中段DGKS9603孔134个样品(孔深0～481 cm),测试了18种常、微量元素,对该柱样的29个样品(孔深0～488 cm)进行了REE测试.对采自长江三角洲的CYm柱样和黄河三角洲的S3柱样中的晚更新统的5个样品进行了常、微量元素和REE测试.分析表明,冲绳海槽中段在全新世、末次盛冰期和末次间冰期的沉积物均以陆源物质为主,生物沉积为次.末次盛冰期以陆源硅质碎屑沉积的大量增加为特征;全新世生物沉积量有较大的增加;末次间冰期介于上述两者之间,但较全新世更富陆源物质.冲绳海槽的物源演化受末次冰期的影响,具有阶段性.对比冲绳海槽与长江和黄河物源的地球化学参数,包括REE、稀有元素、惰性常、微量元素,判识出末次盛冰期冲绳海槽的陆源物质,具有长江源的物质属性,沉积物可能主要来自古长江.【总页数】9页(P49-56,84)【作者】金秉福;林晓彤;张云吉;林振宏【作者单位】鲁东大学,地理与资源管理学院,山东,烟台,264025;中国海洋大学,海洋地球科学学院,山东,青岛,266003;中国海洋大学,海洋地球科学学院,山东,青岛,266003;鲁东大学,地理与资源管理学院,山东,烟台,264025;中国海洋大学,海洋地球科学学院,山东,青岛,266003【正文语种】中文【中图分类】P736.2【相关文献】1.末次盛冰期以来冲绳海槽中段岩心中黏土粒级沉积物地球化学特征及物质来源的阶段性 [J], 郭峰;刘振夏2.冲绳海槽中段表层沉积物物质来源的定量分离：Sr-Nd同位素方法 [J], 孟宪伟;杜德文;吴金龙3.冲绳海槽中段表层沉积物物源判识及定量估算 [J], 臧启运;王琦4.冲绳海槽中段沉积物物源识别及其热液活动指示 [J], 魏杰瑞;黄朋5.冲绳海槽中段表层沉积物中稀土元素组成及其物源指示意义 [J], 刘娜;孟宪伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冲绳海槽地热研究中若干问题的探讨
冲绳海槽地热研究中若干问题的探讨
李官保;刘保华;李乃胜
【期刊名称】《海洋通报》
【年(卷),期】2006(25)5
【摘要】根据冲绳海槽地区实测海底热流资料,结合该地区最新的地质地球物理调查研究成果,分析了冲绳海槽地热研究中的几个问题,认为(1)相对于其它边缘海盆地,冲绳海槽是一个高热流异常区,同时具有热流值极不均匀的特点;(2)冲绳海槽的壳幔热流比值介于大陆地壳与大洋地壳之间,具有过渡性地壳的性质;(3)冲绳海槽强烈的岩浆作用是造成局部高热流的重要原因;(4)广泛分布的海底热液活动造成了局部热流值强烈的高低变化.
【总页数】7页(P70-76)
【作者】李官保;刘保华;李乃胜
【作者单位】国家海洋局第一海洋研究所,山东,青岛,266001;国家海洋局第一海洋研究所,山东,青岛,266001;中国科学院海洋研究所,山东,青岛,266071
【正文语种】中文
【中图分类】P736
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1.气相缓蚀剂的研究开发及应用中若干问题的探讨 [J], 张大全
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5.颈椎相关疾病手法诊疗及研究中的若干问题探讨 [J], 詹红生
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冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb和210Po的行为
冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb和210Po的行为杨永亮;日下部正志;山本惠幸【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2001(023)006【摘要】讨论了在冲绳海槽伊平屋海岭和南奄西海丘两处海底热液喷出口附近海水中的铀系子体放射性核素210pb和210po浓度的垂直分布剖面.在伊平屋海岭,甲烷及222Rn的数据表明海底热液活动不强,总210pb和210po放射性均低于它们各自母体的放射性,210pb和210po在海水中的平均停留时间分别为20和2～5 a,而在以"黑色烟雾"为特征的海底热液活动强烈的南奄西海丘,在"烟雾"中的总210pb含量(0.167×10-3～2.50×10-3 Bq/kg)相对其母体226Ra贫乏,而总210po含量(1.83×10-～2.83×10-3 Bq/kg)则相对其母体210pb过剩.该处海水中的210po的放射性高于东海陆架区及冲绳海槽其他海区,并且显示了210po过剩.210pb/226Ra以及210po/210pb放射性比值的范围分别为0.1～0.4和1.1～7.8.在热液扩散带中210pb被优先从海水中清除.控制南奄西海丘海水中210Pb浓度的可能机制涉及到210pb通过扩散作用的横向输送.在热液扩散带中高210po/210pb放射性比值表明210pb的耗尽及210po从海底热液喷出口的加入.【总页数】17页(P59-75)【作者】杨永亮;日下部正志;山本惠幸【作者单位】青岛大学,环境科学系,山东,青岛,266071;日本海洋科学技术中心,横须贺,237-0061;日本横滨市,污水处理局,横滨,230-0004【正文语种】中文【中图分类】P722.5【相关文献】1.冲绳海槽中部Jade热液活动区中海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义[J], 曾志刚;蒋富清;翟世奎;秦蕴珊;侯增谦2.与大量粘土矿物相伴生的硫化物赋存状况——冲绳海槽弧后盆地海底热液活动区浅钻资料 [J], Jun-ichiro ISHIBASHI;Youko MIYOSHI;Rvoto YOSHIZUMI;3.冲绳海槽海底热液区附近浮岩气孔充填沉积物中热液活动的地球化学记录 [J], 张玉祥;曾志刚;殷学博;李禾;齐海燕;王晓媛;陈帅4.冲绳海槽南部海底热液活动区地形地貌特征及成因分析 [J], 尚鲁宁;陈磊;张训华;曾志刚;张勇;骆迪5.冲绳海槽海底冷泉-热液系统相互作用 [J], 吴能友;孙治雷;卢建国;蔡峰;曹红;耿威;罗敏;张喜林;李清;尚鲁宁;王利波;张现荣;徐翠玲;翟滨;李鑫;龚建明;胡钰;林根妹因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
台湾龟山岛东南部海域白色热泉特征分析
台湾龟山岛东南部海域白色热泉特征分析韩沉花;叶瑛;潘依雯;秦华伟【摘要】海底热液活动及其周边环境的调查研究是海洋科学领域的热点之一。
海底热液喷口环境的物理化学参数，尤其是浅水型热液，会受到潮汐变化的影响。
台湾龟山岛靠近冲绳海槽南端分布有多处浅水型热液喷口（＜30 m ）。
2010年5月，浙江大学、杭州电子科技大学和台湾中山大学对该海域实施了联合考察，利用电化学传感器获得了低温热液喷口（24.83414°N ，121.96191°E ）连续87 h的温度和pH现场观测数据。
基于Morlet复小波变换方法，分析了浅水型热液喷口的温度和pH现场观测时间序列的变化周期，并通过与当地潮汐记录数据作比较，获得了其与潮汐信号之间的潜在关系，证实了潮汐变化是海底白色热泉喷口物理化学参数现场观测最主要的影响因素。
温度和pH现场观测数据经Morlet复小波变换后的小波系数分别存在规律的12.9 h和12.5 h变化周期，并且温度的小波系数在准半日周期尺度与潮汐高度呈负相关变化，相关系数为-0.89；p H的小波系数情况相反，相关系数为0.76。
%Investigation into seafloor hydrothermal activity and its surroundings has been one key point of studying ocean sciences .Physical and chemical parameters obtained from the hydrothermal environments would be influ -enced by the tide ,especially from the shallow hydrothermal vent .It is distributing many hydrothermal vents on the less than 30 meter shallow seafloor of KueishantaoIslet ,Northeast offshore Taiwan Island ,close to the south-ern Okinawa Trough .Zhejiang University ,Hangzhou Dianzi University ,and Taiwan Sun Yat-sen University to-gether carried a joint investigation into seafloor hydrothermal near Kueishan island sea area and obtained continuoustemperature and pH field observation data of a low-temperature hydrothermal vent (24.83414° N ,121.961 91° E) fo r about 87 hours .Based on Morlet complex wavelet transform method ,after compared the calculating results with the recorded tidal height variance ,the potential periodic relationship between temperature and pH field ob-served time series of shallow hydrothermal vent and tide signal can be studied .The result evidenced that tide is the main impact factor for field investigating seafloor physical and chemical parameters of white hydrothermal vent . The wavelet coefficients of the in-situ temperature and pH data after Morlet complex wavelet transform exist regu-lar 12.9 h and 12.5 h periods .Besides ,wavelet coefficients of the temperature are negative correlated with the tid-al height at this semi-diurnal time scale with the correlation coefficient -0.89 ,and pH wavelet coefficient is the opposite case with the correlation coefficient 0.76 .【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】7页(P130-136)【关键词】台湾龟山岛;海底热泉;温度;酸碱度;小波分析;潮汐周期性【作者】韩沉花;叶瑛;潘依雯;秦华伟【作者单位】国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室，浙江杭州310012;浙江大学海洋科学与工程学院，浙江杭州310028;浙江大学海洋科学与工程学院，浙江杭州310028;杭州电子科技大学机械工程学院，浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】P7141 引言台湾东北部龟山岛靠近冲绳海槽南端有30多处热液喷口，面积约0.5 km2，大多分布在约10～30 m的水深范围内［1］。
冲绳近海发现有开采价值的热液矿床
冲绳近海发现有开采价值的热液矿床
卢林松
【期刊名称】《海洋开发与管理》
【年(卷),期】1989(000)002
【摘要】日本于1986年4—5月间,用“深海2000”号深潜艇,在冲绳岛那霸市西北近海160公里,水深1535米处,发现2—5米的圆锥形海山喷出的热液,首次确认在冲绳近海有热液存在,并发现随热液喷出的金属类,冷却后沉淀在海底。
1988年6月,日本和联邦德国联合调查,使用“太阳”号调查船,采集到3吨矿石。
所采矿石来源于冲绳岛西北部110公里,水深1650米的海底坳陷部。
经日本工业技术院地质调查所中村光一分析鉴定,查明矿石中金
【总页数】1页(P79-79)
【作者】卢林松
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】P74
【相关文献】
1.近海黄金矿床深部开采科技难题及研究展望 [J], 刘焕新;王剑波;赵杰;吴钦正
2.一种新的数字化价值模型及其在矿床开采规划中的应用 [J], 沈玉众;陈勇;郝志华
3.广西兴业县龙安高岭土矿床成矿地质特征、选矿试验及开采价值浅谈 [J], 郑星辉;蓝元利;覃云峰
4.冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb和210Po的行为 [J], 杨永亮;日下
部正志;山本惠幸
5.坦桑尼亚发现有开采价值的镍矿 [J],
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构造地质过程对冲绳海槽热液活动及成矿作用的控制研究综述
构造地质过程对冲绳海槽热液活动及成矿作用的控制研究综述尚鲁宁;张训华;张勇;曹瑞;杨传胜;韩希伟【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2018(037)005【摘要】在对冲绳海槽及邻区构造地质学和热液地质学调查研究成果进行全面总结的基础上,将深部地球动力学机制、冲绳海槽形成演化、岩浆作用过程、热液系统结构、流体循环模式和成矿作用特征等多方面的问题,纳入到统一的框架下,探讨了冲绳海槽构造地质过程对热液活动和成矿作用的控制机理.分析认为,区域中尺度地幔流引起了东亚大陆边缘岩石圈向东的蠕散,并驱动了菲律宾海板块沿琉球海沟向欧亚板块之下的俯冲.在弧后小尺度地幔对流、岩石圈减薄、板片反卷和俯冲后退的共同作用下,冲绳海槽发生弧后张裂.张裂作用在岩石圈内形成了网状破裂系统,为岛弧和弧后岩浆上涌提供了通道,并且引起了不同来源岩浆的干扰和混合.侵位到地壳浅部的岩浆为热液活动提供了热源和主要成矿物质来源,是影响热液活动分布的主要因素.沉积层覆盖改变了流体的浅部循环结构和原始流体成分.热液区内普遍存在的流体相分离过程,导致了广域成矿作用的发生.【总页数】12页(P494-505)【作者】尚鲁宁;张训华;张勇;曹瑞;杨传胜;韩希伟【作者单位】青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;南京地质调查中心,江苏南京210016;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;青岛地质工程勘察院,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;山东煤田地质局第一勘探队,山东青岛266000【正文语种】中文【中图分类】P736.1【相关文献】1.煤矿材料成本全过程控制研究综述 [J], 王爱华;杨慧宇;朱霖昊2.直拉硅单晶生长过程建模与控制研究综述 [J], 刘丁;赵小国;赵跃3.冷轧自动化过程控制的研究综述 [J], 车占平4.水泥窑协同处置固废过程中二恶英的排放和控制研究综述 [J], 姚瑞宏;嵇磊;韦娟;吴鸿宇5.生产系统维修管理-统计过程控制-经济生产批量集成优化研究综述 [J], 陈洪根;闫鑫;张艳;牛小娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冲绳海槽中部的火山口
冲绳海槽中部的火山口
曾志刚;陈丽蓉
【期刊名称】《海洋地质与第四纪地质》
【年(卷),期】2008(28)3
【摘要】冲绳海槽位于中国东海大陆架的东部,与东海陆架相连,是一个新生的孤后盆地,海底火山活动和地震频繁,断裂体系十分发育,沉积了十分丰富的火山碎屑沉积物,根据海底沉积物中的浮岩与磁铁矿含量变化,结合水深资料推测了海底火山口的位置,结果表明Z 14—5测站(27°18′N、127°12′E)附近是一个火山口。
【总页数】4页(P31-34)
【关键词】沉积物;浮岩;磁铁矿;火山口;冲绳海槽
【作者】曾志刚;陈丽蓉
【作者单位】中国科学院海洋研究所,海洋地质与环境重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P736.12
【相关文献】
1.冲绳海槽中部岩心沉积物中浮岩的物理性质和地球化学特征差异及其对岩浆活动的指示 [J], 方雪; 曾志刚; 胡思谊; 朱博文; 齐海燕; 万世明; 徐兆凯
2.末次冰消期(1.9万年)以来冲绳海槽中部黏土矿物来源及其环境响应 [J], 田旭;胡邦琦;王飞飞;黄威;丁雪;宋维宇;徐方建
3.冲绳海槽中部8.2ka以来GDGTs组成及温度重建 [J], 刘磊;许兰芳;管红香;孙治
雷;王利波;茅晟懿;刘丽华;吴能友
4.末次盛冰期以来冲绳海槽中部沉积物有机碳和磷的地球化学研究 [J], 马奎;李铁;孙治雷;张现荣;柳嘉怡;朱茂旭
5.距今8.2 ka以来冲绳海槽中部沉积有机质特征及其对古环境变化的响应机制 [J], 许兰芳;管红香;孙治雷;王利波;茅晟懿;刘丽华;吴能友
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第23卷第6期海洋学报Vol.23,N o16 2001-11ACTA OCEANOLOGICA SINICA Nov ember,2001冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb和210Po的行为杨永亮1,日下部正志2,山本惠幸3(1.青岛大学环境科学系,山东青岛266071; 2.日本海洋科学技术中心,横须贺237-0061;3.日本横滨市污水处理局,横滨230-0004)摘要:讨论了在冲绳海槽伊平屋海岭和南奄西海丘两处海底热液喷出口附近海水中的铀系子体放射性核素210Pb和210Po浓度的垂直分布剖面.在伊平屋海岭,甲烷及222Rn的数据表明海底热液活动不强,总210Pb和210Po放射性均低于它们各自母体的放射性,210Pb和210Po在海水中的平均停留时间分别为20和2~5a,而在以/黑色烟雾0为特征的海底热液活动强烈的南奄西海丘,在0烟雾0中的总210Pb含量(01167@10-3~2150@10-3Bq/kg)相对其母体226Ra贫乏,而总210Po含量(1183@10-3~2183@10-3Bq/kg)则相对其母体210Pb过剩.该处海水中的210Po的放射性高于东海陆架区及冲绳海槽其他海区,并且显示了210Po过剩.210Pb/226Ra以及210Po/210Pb放射性比值的范围分别为011~014和111~718.在热液扩散带中210Pb被优先从海水中清除.控制南奄西海丘海水中210Pb浓度的可能机制涉及到210Pb通过扩散作用的横向输送.在热液扩散带中高210Po/210Pb放射性比值表明210Pb的耗尽及210Po从海底热液喷出口的加入.关键词:冲绳海槽;海底热液;210Pb;210Po中图分类号:P72215文献标识码:A文章编号:0253-4193(2001)06-0059-171引言海底热液和海水的混合区不仅是一个对粒子吸附敏感元素的强烈吸附沉降地带,也是一个水柱中氧化还原状态变化的区域,因此海底热液区可被看作一个天然的实验室,用于研究海水中与铁、锰等变价元素循环相关联的微量元素的吸附沉降作用及循环.已发现一些微量金属元素(如Mo,V,Cu,Cd,Zn,Pb)富集于缺氧的海洋盆地沉积物中,如挪威的Framvaren Fjord[1]和卡里亚科海沟[2].与普通的缺氧海盆相比,海底热液提供了铁和锰的快速循环以及收稿日期:2001-03-07;修订日期:2001-08-27.作者简介:杨永亮(1955)),男,河南省清丰县人,教授,博士,从事海洋地球化学研究.微量金属元素在水柱中的吸附沉降[3].为了了解海底热液活动对海水化学的影响,我们对冲绳海槽的两个海底热液喷出口附近的海水中天然产生的铀系衰变系列中的核素226Ra(半衰期t 1/2=1620a)、210Pb(t 1/2=2213a)以及210Po(t 1/2=13814d)进行了观测.由于这两个放射性母-子体对(pair)在水柱中具有已知的生产及衰变的速率并经由不同的地球化学途径在海洋中迁移,可利用它们研究海底热液作用产生的颗粒物对金属元素的吸附沉降作用.226Ra 在海水中具有保守的行为,对比之下,它的子体核素210Pb 和210Po 却对粒子吸附极为敏感.在母-子体之间观测到的放射性不平衡不仅可用来测定它们在海水中的停留时间或移出速率,还可用于对那些能产生母-子体之间发生分馏作用的地球化学过程进行示踪,因此可以提供有关海洋中微量元素行为的有价值的信息[4~7].本研究对弧后盆地)))冲绳海槽海底热液区所观测到的210Po 相对于210Pb 过剩现象涉及到的地球化学行为进行了探讨.我们测定了冲绳海槽的南奄西海丘处的海底热液喷出口附近海水中的总210Pb 和210Po 浓度并发现210Po/210Pb 放射性比值大于1.在本文中我们将探讨造成过剩210Po 的可能的机理.图1 冲绳海槽的两个海底热液海区的位置图水深等深线单位为m2 研究地点本研究中所使用的样品采自于冲绳海槽中部的两个海底热液喷出口地点(伊平屋海岭和南奄西海丘,图1).冲绳海槽长约为1000km ,宽为200km,最大水深超过2000m,沿东北)西南向延伸,是一个处于活跃扩张状态的弧后盆地[8].本工作所研究的两个海底热液喷出口60海洋学报 23卷是由日本海洋科学技术中心(JAMSTEC)潜水考察艇/深海20000发现的[9].伊平屋海岭位于27b 32c N,126b 59c E,水深为1400m(图2a).在伊平屋海岭的东端的北坡分布着海底热液喷出口(图1a 中的站位6).从海底裂隙及海底热液丘冒出相对比较清澈的热液[10~11].流体的最高温度为1988年观测到的216e [12],然而在1989年最高温度减至95e[13],表明该处海底热液活动已在减弱.图2 伊平屋海岭(a)和南奄西海丘(b)海底热液海区的地形图实心原点为站位点,实心三角标志为由潜水艇发现的海底热液喷出口位置.水深等深线单位为m南奄西海丘位于28b 23c N,127b 38c E,水深为700m,被认为是一个火山口凹陷[9].海底热液喷出口处在凹陷的海丘底部(图2b 中站位M E-8).南奄西海丘的海底热液活动非常活跃,以其/黑色烟雾0为特征.在1992年发现流体最高温度为278e [14].3 样品和方法本工作所用海水样品采集是日本海洋科学技术中心的海洋科学考察船/海洋0号K93-02航次(1993年7月7~24日)在伊平屋海岭的9个站位以及K94-05航次(1994年10月1~5日)在南奄西海丘9个站位用安装在温度-盐度-深度测试装置上的20L Niskin 采水瓶进行的.为了取得接近海底的海水样品,对CTD 的位置使用了固定在CT D 系统上的高度仪监视.最深的海水样品距海底的距离通常为5~10m.样品采到后迅速将每个海水样品分为两份,分别用于210Po 及210Pb 的测定.两份海水样品都先用浓盐酸酸化至pH<2,然后加入209Po 示踪剂及铁载体.在陆地实验室中钋用氢氧化铁沉淀,然后将沉淀离心并用2mol/dm 3HCl 溶解,加入抗坏血酸.将样品溶液置于一聚四氟乙烯烧杯中,加入银片在90e 温度下反应2h 使钋自沉积在银片上.209Po 及210Po 的放射性强度用带有硅表面载体探头的A 能量多道能谱仪进行测定.用于测定210Pb 的样品被放置1a 以上使210Po 生长到足够用以测量的量,然后用上述同样的方法测定210Po 的放射性强度,并计算出210Pb 的放射性强度.海水中镭的分析如下.将40L 海水以015L/h 的流速通过一个填充有用二氧化锰浸渍616期 杨永亮等:冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb 和210Po 的行为62海洋学报23卷的醋酸纤维柱(又称M nO2纤维),溶解态的镭同位素被定量地吸附在M nO2纤维上[15],然后将M nO2纤维浸于含有H2O2的热的2mol/dm3HCl中.加入钡载体于浸出液中,用9mol/dm3 H2SO4使钡形成BaSO4沉淀.将沉淀过滤在核微孔滤膜上并使其干燥,然后将沉淀转移到塑料计数瓶中称重以计算化学回收率,将计数瓶密封放置2星期以上使得226Ra的短寿命子体生长.BaSO4沉淀中的226Ra放射性用带有井形Ge-Li C探测器的C多道能量谱仪进行测定. 226Ra的放射性由214Pb在295及352keV处的峰面积以及214Bi在609keV处的峰面积之和进行计算.样品计数时间一般为3d.本底及空白的计数时间一般至少为10d.4结果和讨论表1和2分别列出了航次K93-02和K94-05所采集的海水样品中的总210Pb和210Po(溶解态加颗粒吸附态)的分析结果,所示误差为?1R.表中还同时列出了在同一航次中观测到的作为海底热液活动指示的甲烷(CH4)和氡(222Rn)的浓度.由于预期226Ra浓度在这些海区比较恒定,因此只分析了在伊平屋海岭的7个样品和南奄西海丘的6个样品.在伊平屋海岭和南奄西海丘海水中的226Ra浓度的加权平均值分别为(4183?0117)和(4150?0117)Bq/kg.表1伊平屋海岭1993年各站位海水中C H4,222Rn,210Pb,210Po浓度以及210Po/210Pb放射性比值分析结果/nmol#dm-3222Rn/mBq#kg-1210Pb/mBq#kg-1210Po/mBq#kg-1210Po/210Pb 站号水深/m CH419083163183?01171162?01081160?01120199?0109 111418145167?01501177?01101122?01080169?0106121714103150?01331175?01101158?01120191?0108126428154100?01171168?01101168?01121100?01091313110106133?01501180?01101145?01100181?01071365126108150?01831183?01081132?01100171?01061393114108183?01831165?01101167?01121101?01091424357107100?01170122?01101168?01120198?0108 58941154100?01331138?01071117?01080184?0107 10073154183?01171173?01081180?01121104?0109110613154183?01331162?01081140?01100186?0107120214184150?01171178?01081153?01100186?01071242--1178?01081158?01120188?010813012913-1158?01081155?01100198?0108135478186150?01171182?01081150?01100183?0107137074117167?01671197?01081133?01100168?0106 69091144183?01502108?01101138?01120166?0106 1110--1150?01081118?01070178?0106121224136117?01671195?01101157?01100180?01071264126106117?01171165?01081153?01120193?0109131994143117?01171187?01101125?01100167?0107137188147117?01171182?01101140?01100177?0107139489178100?01831185?01081150?01100181?0107141588198117?01501160?01081158?01120199?0109续表1站号水深/m CH 4/nmol #dm -3222Rn/mBq #kg -1210Pb/mBq #kg -1210Po/mBq #kg -1210Po/210Pb71118 3174133?01171177?01071143?01100181?0107121166196100?01331182?01071142?01100178?0107125264167150?01671195?01081133?01120168?0107128465156167?01171177?01081148?01120184?01071325381955133?0150 1192?01081148?01120178?0107137541197183?01831157?01071152?01100197?0108141731185183?01331188?01071160?01120185?01078948 1113183?01171198?01081108?01100154?0105115022105133?01331160?01071112?01080170?0106120914182133?01171195?01081147?01100176?0106125526107150?01331182?01081117?01100164?0106130421158117?01331177?01081140?01100180?0107135928175183?01171175?01081162?01100192?0107140121187167?01331193?01081132?01100168?010614098167167?01331178?01081163?01120191?010714907 6144167?01501150?01051123?01100182?01081110 210-1172?01081127?01100174?0107121073105117?01331175?01071143?01120182?0107126360174167?01171175?01071122?01100169?01071332143107167?01171180?01081155?01120186?01071373101107100?01172107?01101168?01150181?01081404292109117?01671188?01071142?01120176?010619849 1153150?01171167?01081113?01080168?01061053 3153150?01171165?01071125?01100175?0107115332134100?01171183?01101147?01100180?0107120447134117?01171168?01081140?01080183?0106125460195100?01171165?01081147?01100190?0107127464107100?01331170?01081137?01100180?0107129368147183?01331167?01081130?01100178?0107131556136133?01171160?01081157?01120197?010822907 0195117?01501155?01071115?01080175?0106111110184117?01171157?01071142?01120190?0108121428135167?01501183?01081168?01130192?010822126462166117?01671173?01051130?01100175?0106129561165167?01171172?01051143?01100184?0107132595147133?01501187?01051137?01120173?0107135791128100?01171167?01051148?01100188?0107138524138100?01501178?01071158?01120189?010724907 1114167?01501133?01071125?01100193?010811118185183?01671163?01071130?01100179?0107636期 杨永亮等:冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb 和210Po 的行为64海洋学报23卷续表1/nmol#dm-3222Rn/mBq#kg-1210Pb/mBq#kg-1210Po/mBq#kg-1210Po/210Pb 站号水深/m CH424121436115117?01331187?01081133?01120172?0107 126473184167?01171185?01081135?01100173?0107129594188183?01831180?01081133?01100175?0107132536137167?01171177?01081153?01120187?0108135747157100?01171187?01081142?01120175?0107138524139117?01671172?01081182?01121105?0109表2南奄西海丘1994年各站位海水中C H4,222Rn,210Pb,210Po浓度以及210Po/210Pb放射性比值分析结果站号水深/m CH4/nmol#dm-3222Rn/mBq#kg-1210Pb/mBq#kg-1210Po/mBq#kg-1210Po/210Pb M E-1350215011813?10103100?01172107?01080169?0105 450119016010?13131152?01132172?01101179?0117503117025010?20101190?01132112?01101112?0110533118026510?20101177?01132130?01081130?0111543212026313?21172105?01121183?01080190?0107545210021117?16171155?01132168?01131172?0117 M E-26002310027010?20101185?01132122?01121120?0111 6588820100388313?300101127?01122138?01121187?01196778570100388313?266171100?01152153?01122153?01397075740100375010?283131117?01122148?01122113?01247195970100395010?266171140?01122137?01121169?01177267010100420010?316171152?01122138?01121157?0115 M E-34253130-1167?01172178?01151168?0118 525412028010?21172103?01131190?01080193?01085751010031010?25101147?01132172?01131187?011859716410076617?55101187?01152113?01131115?011159913310048813?36171130?01122163?01132103?012159921410069117?56171167?01132132?01131139?0114 M E-4399213019510?15102118?01152130?01081106?0108 499119022117?16171192?01122128?01081120?0109549213029510?23131172?01122112?01081124?0110584911057510?41171175?01101193?01081110?010860514010086117?70102108?01121182?01070187?010661012310086117?61171170?01121190?01071112?0108 M E-5400213018313?15102152?01152102?01070108?0105 500210021117?16171197?01152157?01131130?0112续表2站号水深/m CH 4/nmol #dm -3222Rn/mBq #kg -1210Pb/mBq #kg -1210Po/mBq #kg -1210Po/210PbM E-5549 211027510?21172115?01121198?01080192?0106578218028010?21171190?01121173?01080191?0107587316042313?31171157?01121193?01101124?0111587913074813?60101173?01122100?01081115?0109M E-7519311019813?16171142?01152165?01131188?0121558719024117?18131130?01132132?01081179?01196042630100203313?150101168?01132113?01101126?0112629641100171617?116171152?01132100?01081132?0113641571100231617?183131132?01122115?01101162?0117651410100216617?150101148?01132117?01101145?0115M E-8609181100765?550120?01152167?011313109?9187 65060001004633?3500133?01122163?01107199?2195671101001004966?3330125?01152182?011511150?7100 67595001004350?3330142?01132147?01125191?210070472501003950?2670145?01122145?01125155?115871065801004150?3170157?01102125?01103194?0177M E-95224170275?202143?01182123?01130192?010956288100840?651187?01152120?01121118?0111584229100757?551160?01132132?01121145?011460220901002233?1671153?01122128?01101149?011361232301003583?2501152?01122110?01081139?011262031101004033?3171163?01121193?01071119?0110M E-10599547100620?431148?01122132?01121157?01166198161001397?1101172?01122142?01131141?011364946001003583?2331128?01122132?01101180?011966917901002683?2171155?01122110?01121136?01137011111002050?1331173?01121195?01101113?0110708941002050?1671127?01122135?01121186?0120411 伊平屋海岭在大洋深水中甲烷的浓度通常小于1nmol/dm 3[16~17],对比之下,在伊平屋海岭,1993年站位1和6底部海水的甲烷浓度分别为357和126nmol/dm 3(见表1).在站位14和24的222Rn 的浓度最大值为9117@10-3Bq/kg ,超过其母体226Ra 的程度达90%.在伊平屋海岭海水中的210Pb 浓度(1133@10-3~2117@10-3Bq/kg )相对于226Ra (U4183@10-3Bq/kg)是贫乏的.210Po 的平均浓度[(1143?0118)@10-3Bq/kg ]也相对于其母体210Pb 有20%的不足.与大洋深水对比,210Pb 和210Po 在大洋深水中的浓度分别为约8133@10-3和(1167?5100)@10-3Bq/kg [4~5,18].本研究所观测到的在伊平屋海岭海区的低210Pb 和210Po 浓度表明在这个海区这些核素的清除作用要大于大洋海区.656期 杨永亮等:冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb 和210Po 的行为在伊平屋海岭海水中的210Pb/226Ra以及210Po/210Pb放射性比值的范围分别为0130~0140和0154~1100(图3).210Pb/226Ra以及210Po/210Pb放射性比值是分别根据这三个核素在水柱中的积分值计算出的.假定在稳定状态下,根据水柱中的积分值可按下式计算出210Pb和210Po图31993年在伊平屋海岭的210Po/210P b放射性比值随水深的变化虚线代表放射性平衡点,即放射性比值等于110的平均停留时间:S=R/[(1-R)K],(1)式中,S是一个子体核素的停留时间,定义为1/k,k是一级反应速率常数,在此即为核素在水柱中的吸附沉降作用速率常数;R是平均子体与母体放射性比值;K是子体的放射性衰变常数.利用式(1)计算出的210Pb和210Po的平均停留时间列于表3.应该指出在计算中使用的是210Pb和210Po的总浓度值,而不是溶解态的浓度值.Bacon等[19]发现虽然在大洋中颗粒吸附态的210Pb占总210Pb超过5%的情况并不多见,但在一个海底热液喷出口如卡里亚科海沟海底热66海洋学报23卷液喷出口附近的深水中,颗粒吸附态210Pb 的浓度往往超过溶解态210Pb 浓度,因此在表4中列出的210Pb 和210Po 的平均停留时间均应视为针对总210Pb 和210Po 而言的.表3 伊平屋海岭1993年各站位海水中平均210Pb/226Ra,210Po/210Pb放射性比值以及210Pb 和210Po 的平均停留时间站号水深/m 210Pb/226Ra210Po/210PbS Pb /a S Po /a 1908~142401359?010*******?010021810?0153104?01055894~137001349?010*******?010021712?0155145?01156909~141501371?010*******?010021910?0161176?010271118~141701374?010*******?010031912?0112130?01038948~140901375?010*******?010021913?0161125?010114907~140901355?010*******?010021810?0151196?010219849~131501352?010*******?010021715?0151185?010222907~138501346?010*******?010021710?0152192?010524907~138501346?0100901805?010021710?0152126?0103表4 南奄西海丘1994年各站位海水中平均210Pb/226Ra,210Po/210Pb放射性比值以及210Pb 和210Po 的平均停留时间站号水深/m 210Pb/226Ra210Po/210PbS P b /a S Po /a M E-1350~54501451?010141117?01002614?110-M E-2600~72601301?010091177?01011319?015-M E-3425~59901402?010121131?01012116?018-M E-4399~61001429?010131113?01002412?019-M E-5400~58701478?010151103?01002915?112-M E-7519~65101326?010101154?01011515?015-M E-8609~71001074?010037175?0122216?011-M E-9522~62001411?010131121?01012214?018-M E-10599~70801034?010111144?01011619?016-在伊平屋海岭海底热液海区的210Pb 和210Po 的停留时间分别为约20和2~5a.这个结果接近或低于在深海的210Pb 平均停留时间15~100a [18]和210Po 的平均停留时间约5a [4].很明显,在伊平屋海岭海底热液海区210Pb 和210Po 都有不同程度的吸附沉降作用,但上述结果表明在伊平屋海岭海区海底热液活动并不十分强烈,对210Pb 和210Po 的吸附沉降的贡献也不很显著.412 南奄西海丘表2给出了在南奄西海丘的9个站位海水中的210Pb 和210Po 的浓度.海底热液活动强度由高浓度的甲烷和氡所证实.1994年在南奄西海丘海水中的甲烷浓度最大值高达1010010nmol/dm 3,在站位ME-8的底部海水中222Rn 的含量高达4197Bq/kg (见表2和图4).这些数值表明1994年在南奄西海丘存在着较强的海底热液活动.除了站位ME-8以外,南奄西海丘的210Pb 浓度处于1133@10-3~3100@10-3Bq/kg 的676期 杨永亮等:冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb 和210Po 的行为图4 1994年在南奄西海丘甲烷和氡含量随水深的变化实心圆点代表甲烷(CH 4),实心菱形代表氡(222Rn).注意在水深600~700m 处的峰值范围,相对于226Ra 过剩,最高可达42%.另一方面,210Po 的浓度为1167@10-3~2167@10-3Bq/kg ,明显高于伊平屋海岭和大洋深水,并且相对于其母体210Pb 最高可达60%的过剩,特别在站位ME-8的210Pb 浓度0117@10-3~0150@10-3Bq/kg 比在南奄西海丘的其他站位低1个数量级.在这个站位,在甲烷和氡的含量最大值的水深处观测到210Po 浓度的最大值为0122@10-3~0128@10-3Bq/kg.图5给出了210Po/210Pb 放射性比值的垂直分布,除了站位ME -8以外,该比值范围在0169~2153.虽然比值随地点各有不同,但普遍都大于1,这表明210Po 相对于210Pb 过剩,特别在站位ME-8,尽管误差较大,比值却高达4~13,大大高于其他站位.根据水柱中积分值由式(1)计算出的210Pb 的平均停留时间,除了站位ME-8以外,为14~30a,而站位M E-8处的68海洋学报 23卷图51994年在南奄西海丘的210Po/210P b放射性比值随水深的变化虚线代表放射性平衡点,即放射性比值等于110.注意在站位M E-8的210Po/210Pb放射性比值可高达13210Pb的平均停留时间却只有216a(见表4).作为对比,Bacon等[19]估算出卡里亚科海沟海底热液区还原水团中的210Pb停留时间为117a.在式(1)中忽略了210Pb的水平方向的输入.由于在热液喷口站位M E-8和其他站位之间有210Pb浓度梯度(见图2b),在计算210Pb的停留时间时我们必须考虑到210Pb的水平扩散输入.因此,我们将Kadko[20]的普通直角坐标系模型改为用极坐标系进行考虑.在直角坐标系中210Pb的平衡方程式为K Pb A Ra+K h(D2A Pb/D x2)=K Pb A Pb+k Pb A Pb,(2)而在极坐标系中则为K Pb A Ra+K h/r[D/D r(rA Pb/D r)]=K Pb A Pb+k Pb A Pb,(3)式中,A Pb为210Pb的平均总浓度(溶解态加颗粒吸附态);A Ra为总226Ra的浓度(=4150@10-3Bq/kg);K Pb为210Pb的放射性衰变常数(=010311a-1);k Pb为210Pb从水体中吸附沉降移出的一级反应速率常数;K h(cm2/s)为水平方向的扩散系数;x为在直角坐标系下与海底热液喷口之间的距离;r是在极坐标系下以喷口为原点的矢径.为了简化解方程的步骤,我们首先解出直角坐标系方程.可把式(2)改写为K h(D2A P b/D x2)-A Pb(K Pb+k Pb)-K Pb A Ra=0,(4a)该式又可进一步简化为K h(D2A Pb/D x2)-k Pb A Pb=0,(4b)这是因为K Pb n k Pb,并且226Ra的浓度和210Pb的浓度处于同一数量级.方程(4a)在边界条件x =0,A Pb=(A Pb)0和x=],A Pb=(A Pb)]下的解为A Pb=[(A Pb)]-(A Pb)0]{1-exp[-(k Pb/K h)x]+(A Pb)0}.(5)图6给出了根据水柱中积分值计算出的210Pb的浓度与r的关系.210Pb的浓度随着r的增大图6南奄西海丘各站位的平均210Pb浓度随离站位M E-8的距离的变化而增大并以指数函数形式趋近于一个常数值,这个常数值就是未受到海底热液影响的周边海水的210Pb的浓度值.极坐标系的优点在于扩散通量是从所有的方向朝向海底热液喷口,对同一个r值,无论是在喷口的哪一侧都是一样的,这样就可以把分散在喷口四周不同方位、不同距离的站位点用一个方程式联系起来.这里我们假定扩散系数在任何方向都是相等的.以处于喷口最近的站位ME-8为极坐标的原点,我们得到如下的回归方程:A Pb=2512(1-e-1195r)+210,(6)如果K h为已知数,我们就可以通过式(5)计算出各个站位处的k Pb值.K h可通过关系式[20~21]K h=010103L1115(7)计算出,式中L是扩散范围尺度.从图6可看出210Pb的浓度每经过015km距离则减半,即呈指数衰减形式.经过10个半减距离,即5km,扩散作用局限在喷口附近5km半径之内,因此L 可取5km,这与实际观测结果是符合的.210Pb扩散的来源不可能是大陆架,因为东海陆架海水中210Pb的浓度(0133@10-3~0167@10-3Bq/dm3)大大低于冲绳海槽海水的[22].210Pb来源很可能是流经冲绳海槽的黑潮水.我们估算出的210Pb源浓度412@10-3Bq/kg[式(6)]和黑潮海水中测得的210Pb的浓度(4117?1167)@10-3Bq/dm3是一致的[23],因此L取5km是合理的.计算出的K h=0112km2/a.由式(6)计算出函数A Pb(r)的一阶和二阶导数然后代入到式(4b)中,我们逐点计算出每一站位的移出速率常数k Pb以及210Pb的停留时间,结果列于表5中.估算出的k Pb值范围在012~110a-1,由此计算出的210Pb的停留时间为110~410a.这些停留时间估算值大大低于在不考虑有210Pb水平扩散情况下的数值(14~30a),也低于在伊平屋海岭的值.表5南奄西海丘1994年各站位210Pb和210Po的清除移出速率以及经扩散矫正后的停留时间站号E z*/m 210Pb积分值/Bq#m-2210Po积分值/Bq#m-2210Po/210Pb52A Pb/5x252A Po/5x2k pb/a-1k Po/a-1S Pb/a S Po/aM E-119543845811170100790100590127-01113166-M E-21251703001177010119-010*******-01821168-M E-31743134101131010092-010*******-01472183-M E-42214054581113010090-010*******-01302194-M E-518740041111030100720100020124-01044125-M E-71321922971154010113-010*******-01651189-M E-8101332607175010180-010*******-11730127-M E-99818021811210100900100430134-01202196-M E-1010916824211440101080100180148-01502109-*计算210Pb和210Po水柱中积分值的深度范围.226Ra=010045Bq/dm3.K h=3600km2/a.我们同时也试图在考虑有水平扩散的情况下估算210Po的停留时间,但二阶导数(52A Po/ 5r2)是负数.事实上,在南奄西海丘的海底热液影响水团中210Po的浓度大大高于水团周边海水如东海陆架水[24]、冲绳海槽海水[22]及太平洋大洋水[5,25]中的210Po的浓度.Kadko等[25]估算出东太平洋海隆、胡安#德富卡以及因代沃海岭等海底热液区的210Po的停留时间大约为1a.在海洋中所观察到的在表层水以下的过剩210Po可以归因于以下四个原因中的一个:(1)由附近沿岸浅水区横向迁移来的210Po,(2)210Po在水柱中的有效循环,(3)其母体210Pb缺失, (4)来自海底热液的输入.下面分别就这四个因素对南奄西海丘的情况进行讨论.首先我们可以排除原因(1)即过剩210Po来自浅海区沉积物.Aono等[22]的工作表明由东海大陆架及冲绳海槽沉积物扩散出的210Po可忽略不计.原因(2),即在有光层中被生物成因颗粒物质吸收和吸附的210Po的有效循环将会导致210Po在较深水中的重新溶解.210Po在大洋表层水中的停留时间比210Pb要短,但其循环比210Pb有效,这意味着Po和Pb在表层水中被生物成因粒子吸收并移出表层水的机理是不同的.Bacon等[4]指出大部分在表层水中被吸收移出的210Po进入到易被分解的生物颗粒相中.在我们研究的海区,冲绳海槽海水中210Po/210Pb比值表明在非海底热液区的整个水柱中未发现有过剩210Po存在[22].因此,在海底热液区观测到的过剩210Po不大可能是由于生物成因颗粒物溶解所造成.在南奄西海丘的高210Po/210Pb比值很可能是由于除了高210Po浓度的原因之外,210Pb向吸附沉降作用强烈的海底热液喷口处扩散并被吸附沉降所造成的.在该海区210Pb有两个来源,一是在冲绳海槽海区有较高的大气输入,另一是来自黑潮水的210Pb扩散.在冲绳海槽800m 水深以上进行的沉积物捕集器实验观测到的210Pb沉积通量为0101~0104Bq/(cm2#a)[26],高于由226Ra衰变产生的现场210Pb通量010067Bq/(cm2#a)[26],也高于冬季和春季在冲绳岛上观测到的210Pb大气沉降通量01027Bq/(cm2#a)[27],因此一些学者得出了冲绳海槽水柱中高210Pb沉积通量是由于在冬季及春季的大气尘埃粒子的横向搬运所造成的.本工作采样是在夏季和秋季进行的,冲绳海槽在这两个季节的粒子沉积通量很低[26],颗粒吸附态210Pb横向搬运的贡献应该是不重要的,因此210Pb的来源应为黑潮水.在南奄西海丘海底热液海区发生了强烈的210Pb吸附沉降作用.图7给出了210Po/210Pb比值和210Pb的浓度对数图.在南奄西海丘海底热液海区210Po/210Pb比值随着210Pb浓度减小呈对数线性上升(相关系数R=0196,图7a),这个现象支持了过剩210Po的存在是由于210Pb的缺失所致的观点,而在伊平屋海岭这种关系未被观察到(图7b).图7210Po/210Pb放射性比值的对数值与210Pb浓度的对数值的关系a.南奄西海丘,b.伊平屋海岭上述讨论部分解释了在南奄西海丘海底热液海区210Po/210Pb比值高的原因,但并未解释高210Po浓度的原因.正如上面已指出的,在南奄西海丘海底热液海区的210Po的浓度显著高于伊平屋海岭及大洋深水的,因此上述原因(4),即过剩210Po来自海底热液的贡献是很可能的.钋在高温(U300e)液体中溶解度可能增大并且比铅更容易从岩石裂隙中扩散以及从岩石表面淋滤出来.Sheng和Kuroda[28]曾报道过在火山喷发时210Po被注入到大气中并与气溶胶中的硫酸盐的增加有关.南奄西海丘海区海底热液活动本质上也是火山活动的表现,210Po很可能相对于210Pb优先从喷口注入到海水中.对210Po和210Pb在海底热液中的行为需要进一步的研究证实.在海底热液的研究中,令人感兴趣的是钋是否像锰一样在不同氧化还原环境中循环.钋是硫族元素,因而像硫一样在不同氧化还原条件下可能有不同的行为.210Po大量过剩的现象不止发生在海底热液海区,在缺氧环境下的黑海深层水中与硫化物的形成相关联,大量过剩的颗粒吸附态及溶解态的210Po被观测到[29].同样在还原环境的卡里亚科海沟和奥尔卡海盆,也发现有大量过剩的210Po[7,19].在佛罗里达半岛,在地下水中也发现有过剩的210Po,这表明钋与硫循环及微生物活动有关[30].在南奄西海丘海底热液海区,甲烷的数据不仅表明海底热液活动非常活跃,同时也表明在喷口处存在缺氧的环境.海底热液中含有大量的还原态的锰和铁从喷口向海水中输入.在微生物的作用下,甲烷也可消耗海水中的溶解氧[31].虽然在富氧海水如大洋表层水中210Po具有比210Pb较短的停留时间,即210Po被颗粒物吸附沉降的速度要比210Pb快一些,但在还原或亚氧化条件下210Po的溶解度很可能增大,其机理需要进一步研究.5结论(1)在冲绳海槽的伊平屋海岭和南奄西海丘两个海底热液海区观察到了两种完全不同的海底热液活动强度和对周边海水中化学物质的影响.南奄西海丘具有较强的海底热液活动以及显著的放射化学特征.(2)在伊平屋海岭210Pb和210Po各自相对于母体都缺失.210Pb和210Po在海水中的平均停留时间约分别为20和5a,接近于典型的大洋深水值.在这个海区的海底热液活动对水柱中的210Pb和210Po的分布没有显著的影响.(3)利用极坐标系探讨了海底热液喷口附近的210Pb的扩散行为并计算出各站位在有210Pb横向扩散输送的情况下210Pb的停留时间为1~4a.(4)在南奄西海丘210Po相对于210Pb显著过剩.210Pb浓度随着距海底热液喷口距离的减小而呈指数形式减小,在喷口处浓度达最小值.所观察到的过剩210Po是由于海底热液的贡献及210Pb相对于210Po优先被海底热液中颗粒物质吸附沉降所致.(5)在南奄西海丘观测到210Po的高浓度,其可能的来源是海底热液流体.钋在高温的热液流体及还原条件下溶解度可能增大而从岩石缝隙迁移到水体中.笔者感谢日本海洋科学考察船/海洋0号船长田中及船员对本工作的支持.日本海洋科学技术中心的本田牧生等对船上的样品处理提供了帮助.甲烷和氡的数据是由角皆静男研究组分析测得,我们对他们允许在本文中使用未发表的数据表示感谢.参考文献:[1]JACOBS 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