现代海底热液区重晶石的地球化学特征及其影响因素.pdf

重晶石是海底热液活动产物之一，其化学元素及 Sr、S、O同位素组成可以有效地揭示热液流体的演化过程。本文通过分析研究全球 23个热液区中重晶石的化学元素和 Sr、S、O同位素组成，探讨了热液区重晶石的元素富集特征，以及沉积物、岩浆、微生物对重晶石的影响因素。结果表明：高温比低温使 Sr更容易进入重晶石晶格，重晶石晶型和元素组成特征指示了不同的成矿条件；板状重晶石具有较高的 SrO/BaO 比值，反映了较高温的成矿条件；柱状重晶石具有较低的 SrO/BaO 比值，反映了较低温的成矿条件。研究推测 Ca类质同象替代Ba 的程度可能也受温度的影响。重晶石中的87Sr/86Sr、34S、18O 值变化范围较大，分别为0.703 730.717 49、3.736.1、3.318.8，表明不同热液区成矿流体受沉积物、岩浆作用、微生物作用等多种因素的影响。受沉积物来源影响的 Sr、S使重晶石的87Sr/86Sr值及34S值偏高，温度和热液沉积物反应程度是主要控制因素；受岩浆来源的 SO2的歧化作用和后期 H2S的氧化作用影响重晶石的 34S值，扩张中心的演化程度是岩浆影响重晶石 34S值的主要控制因素；微生物还原作用伴随着 S、O 同位素分馏，直接影响重晶石的 34S和 18O 值，沉积环境条件和初级生产力是主要控制因素。关键词热液区重晶石锶同位素硫同位素氧同位素指示矿物中图分类号：P578.7+1，P59文献标识码：A文章编号：0563-5020（2023）03-1091-27人类于 1977年首次在加拉帕戈斯洋脊观测到海底热液活动，此后掀起了对海底热液系统研究的热潮（Corliss et al.，1978；Yeats et al.，2017；Yang et al.，2021）。现代海底热液活动过程中伴随着元素分馏迁移以及岩石和海水之间的物质交换（Dubinina etal.，2020；Meng et al.，2020），沉淀生成的产物包括铜铁锌硫化物和硫酸盐等矿物（Hannington et al.，2011；Fontbot et al.，2017；Petersen et al.，2018）。热液活动产物 常 被 用 于 研 究 热 液 流 体 演 化（Zeng et al.，2017；Liao et al.，2018；Wang et al.，2020）。重晶石（BaSO4）是热液活动的重要产物之一，其结晶后元素及同位素组成较稳*中国大洋协会“十三五”资源环境项目（编号：DY135G2102，DY135G2103）资助。林秋伶，女，1997年生，硕士研究生，海洋地质专业。Email：李小虎，男，1979年生，博士，研究员，海洋地质专业。本文通讯作者。Email：2022-10-20收稿，2023-02-22改回。18林秋伶地质科学2023年1092定，且具有非常高的化学稳定性和惰性，能较完整地记录成矿过程中的流体演化信息，对研究热液流体演化具有重要意义（Hanor，2000；AbdelMonem et al.，2006；Griffithet al.，2012）。在元素组成特征方面，重晶石主要由 Ba、S、O 元素组成，含 Sr、Ca、Cu、Zn、Pb、Sn、Hg、Bi、Ni、Co 等微量元素。其中，Cu、Zn、Pb、Sn、Hg、Bi 等元素多与闪锌矿、方铅矿、黄铜矿的微包裹体有关，Ni、Co等元素可能是重晶石在与海 水 长 期 作 用 下 发 生 吸 附 作 用 的 微 量 元 素（Jewell and Stallard，1991；Safina et al.，2015）。其沉淀过程中普遍存在 Sr、Ca类质同象置换 Ba的现象，且 Sr和 Ca对 Ba的置换比例随温度升高、压力降低而增加（Hanor，2000；Averyt and Paytan，2003）。目前在热液环境中发现的重晶石有柱状、板状、树枝状 3种晶型，这 3种晶型对应的重晶石烟囱体层位具有不同的 Sr/Ba值（Melekestseva et al.，2014；Ray et al.，2014；Jamieson et al.，2016）。因此，不同晶型的重晶石或可指示不同的成矿环境。在同位素组成特征方面，当热液成矿条件，如压力（P）、温度（T）发生改变时，类质同象作用将环境中相应的 Sr固定到重晶石中，导致在不同热液成矿条件中沉淀的重晶石具有不同的 Sr同位素组成特征（Hanor，2000）。另外，在流体演化过程中，流体中的 SO42-有可能受沉积物、H2S和生物还原作用影响，导致最终沉淀的重晶石具有多样的S、O同位素组成（Ohmoto et al.，1982）。因此，重晶石的 Sr、S、O同位素组成常被用于示踪成矿物质来源（Kusakabe et al.，1990；Griffith et al.，2018；Zhang et al.，2020）。Sr 同位素研究表明，热液区重晶石中的 Sr 可能有 3 种来源：1）海水（87Sr/86Sr0.709 2；Seyfried et al.，2003）；2）岩浆岩（87Sr/86Sr=0.7020.706；Faure，1977），包括洋中脊玄武岩和钙碱性火山岩；3）沉积物（如，Yonaguni 热液区沉积物的87Sr/86Sr值为 0.722 12；Dou et al.，2016）。在沉积物覆盖的热液区，重晶石的 Sr同位素组成是海水、岩浆岩和沉积物 3个端元不同比例混合的结果，沉积物中放射成因87Sr的贡献可使重晶石具有较高的87Sr/86Sr值（Zhang et al.，2020）。而在无沉积物覆盖的热液区，重晶石中的 Sr主要来源于海水和岩浆岩两个端元（Kusakabe et al.，1990）。S 同位素研究表明，热液区重晶石的 S 很可能有多种来源：1）海水中的硫酸盐（34S=20.9；Rees et al.，1978）；2）岩浆岩（34S=0.3 0.5；Sakai et al.，1984），包括洋中脊玄武岩和钙碱性火山岩；3）沉积物；4）细菌还原 S。在无沉积物覆盖的热液区，重晶石中 S 同位素组成变化主要受热液与海水的不同混合比例影响（Kim et al.，2004）。而在沉积物覆盖的热液区，重晶石中的 S可能存在沉积物和微生物硫酸盐还原硫两种额外来源。沉积物中硫酸盐的 34S值通常高于海水值，其可为重晶石的沉淀提供重 S 同位素（Noguchi et al.，2011）。研究发现，生物还原导致的硫分馏在 30%40%之间，分馏作用使 S2-富集轻 S 同位素（34S=-44+11），残余的 SO42-富集重 S 同位素，与 Ba2+结合沉淀形成重晶石，使得重晶石的 34S 值高于现代海水 34S 值（Canfield，2001；Rudnicki et al.，2001）。O 同位素研究表明，热液区重晶石的 O 主要来自于海水和热液（Kusakabe et al.，1990）。研究证明，微生物硫酸盐还原过程伴随着 O 同位素交换，使残余硫酸盐的 O 同位素组成达到较高值（Brunner et al.，2005），沉淀形成的重晶石的 18O 值通常高于同期海水硫酸盐（Wortmann et al.，2007；Feng et al.，2011；Eickmann et al.，2014）。109218林秋伶3期林秋伶等：现代海底热液区重晶石的地球化学特征及其影响因素1093本文分析了Yonaguni 热液区柱状与板状重晶石的元素组成，并收集洋中脊热液区、岛弧弧后热液区和板内火山热液区的重晶石的元素及（Sr、S、O）同位素数据，通过研究重晶石的元素组成和不同构造环境的热液区重晶石的 Sr、S、O同位素组成特征，探讨热液区重晶石的元素富集及沉积物、岩浆、微生物对热液区重晶石贡献的影响因素。1数据来源本研究使用的样品来自国家重点基础研究发展计划（973 计划）项目于 2014 年组织的HOBAB03航次，样品采自冲绳海槽南部Yonaguni 热液区（2450.99N，12241.90E），由“科学号”采用电视抓斗抓获，水深 1 256 m（海平面以下）。该样品为富 ZnPbBaCu硫化物样品，基于光学显微镜和扫描电子显微镜电子色散光谱（SEMEDS）观察，该样品主要由重晶石、闪锌矿、方铅矿和无定形二氧化硅组成。将样品制作成薄片并对样品中的重晶石进行了微观形貌研究。观察发现，样品中的重晶石主要有柱状与板状两种晶型，晶型分类参照 Ray et al.（2014）（柱状重晶石多以多个重晶石集合状态呈现，或硅质胶结为成放射树枝状；板状相对离散，且以硅质胶结为主）。筛选横截直径大于30 m的柱状与板状重晶石进行电子探针分析，使用仪器自带的 ZAF法对测试数据进行校正，分析的相对标准偏差2%，实验结果列于表 1。实验分析在自然资源部第二海洋研究所完成，采用的分析仪器型号为 JEOL8100 电子探针，实验测量电压为 15 kV，电流为 10 nA，电子束斑为 15 m，检测元素包括 Al、Mg、K、Fe、Sr、Ba、Pb、S、Zn、Ca，检测限小于 0.01%。收集了洋中脊、岛弧弧后和板内火山热液区重晶石（图 1）的 Sr、S、O 同位素组成数据列于表 2。硫同位素数据有两种标准：CDT（Canyon Diablo Triolite）和 VCDT图 1热液区重晶石数据取样点位置数据来源：Koski et al.，1985；Kusakabe et al.，1990；Peter et al.，1992；Goodfellow et al.，1993；Seal et al.，2000；Rushdi et al.，2002；de Ronde et al.，2003；Kim et al.，2004；Noguchi et al.，2011；Eickmann et al.，2014；Melekestseva et al.，2014；Safina et al.，2015；Baumberger et al.，2016a，2016b；Ray et al.，2017；Griffith et al.，2018；Zhang et al.，2020Fig.1Locations of sampling sites for barite in the hydrothermal field彩页109318林秋伶地质科学2023年1094表 1Yonaguni 热液区不同晶型重晶石的主微量元素数据/%（本文实验数据）Table 1Major and trace element data/%of different crystalline barites from Yonaguni hydrothermal field（this study）晶型柱状板状序号123456789101112345678Al2O3-0.030.020.020.050.060.060.100.090.040.040.030.020.070.070.090.050.040.09MgO-0.070.03-0.01-0.00-0.010.040.01-0.00-0.02-0.02K2O-0.01-0.04-0.000.020.000.05-0.01-0.010.00-0.000.00-FeO-0.010.020.040.01-0.01-0.020.01-0.080.010.040.030.050.00-SrO0.030.050.060.040.020.030.010.050.080.060.070.090.120.080.110.080.100.120.02BaO66.1565.2665.6564.7865.3765.6665.8764.6364.7865.0165.2865.3264.7664.7263.3565.0863.7464.8765.62PbO0.070.08-0.150.070.080.230.06-0.16-0.060.060.030.120.150.01-0.12SO334.7434.9535.0834.9434.8934.1834.5734.6334.9634.5535.4835.1334.5934.3334.5134.6835.3734.8934.83ZnO0.060.04-0.240.10-0.21-0.16-0.100.08-0.170.180.05CaO-0.00-0.230.040.010.030.020.270.000.020.100.110.020.020.050.270.250.08Total101.04100.51100.85100.45100.57100.04101.0199.51100.2399.85101.07100.7899.8599.3598.21100.1699.79100.35100.82“-”表示低于检测限值109418林秋伶3期林秋伶等：现代海底热液区重晶石的地球化学特征及其影响因素1095表 2不同热液区重晶石的 Sr、S、O同位素组成Table 2Sr，S，and O isotopic compositions of barites from different hydrothermal fields洋中脊Lokis CastleMiddle ValleyGuaymas BasinEndeavor SegmentAxial SeamountSouth ExplorerRidgeSouthern SiteSemenov1Semenov3Lucky StrikeEPR 21NGreen Seamount0.7083290.7084260.704440.7071410.7056490.7062510.703730.705090.7044150.7062510.704510.705350.7055180.7044320.7059710.7042750.7084（12）0.70533（8）0.706（4）0.70438（27）0.70547（5）0.70493（2）0.705518（1）0.7052（3）0.704275（1）22.236.18.622.943.729.320.721.818.220.520.0822.9320.92121.318.720.620.921.220.822.228.92（12）14.75（12）21.04（17）21.25（2）19.38（5）21.58（3）20.9（1）21.15（2）19.58（4）21.03（3）20.8（1）22.2（1）10.515.93.318.86.98.746.259.4313.23（12）11.99（8）7.81（4）6.25（1）9.43（1）Eickmann et al.，2014Goodfellow et al.，1993；Paytan et al.，2002；Griffith et al.，2018Koski et al.，1985；Alt，1988；Peter et al.，1992；Paytan et al.，2002；Griffith et al.，2018Paytan et al.，2002；姚会强等，2010Paytan et al.，2002；Griffith et al.，2018Paytan et al.，2002；Griffith et al.，2018Paytan et al.，2002Melekestseva et al.，2014Safina et al.，2015Paytan et al.，2002Paytan et al.，2002Alt，1988区域热液区87Sr/86Sr范围均值（样品数）34S/范围均值（样品数）18O/范围均值（样品数）数据来源109518林秋伶地质科学2023年1096岛弧弧后板内火山海水MORBJadeYonaguni Hakurei SiteFranklin SeamountBrothersRumble II WestLau BasinMariana Basin18NArchaean siteManus BasinLoihi Seamount0.712840.717490.7093960.7094510.7047690.7050.703850.705460.7039910.705460.70510.7041950.7045630.70920.7020.7060.714751（16）0.7094（5）0.7049（12）0.7044（15）0.70473（3）0.7051（2）0.70436（4）16.322.519.220.720.524.322.116.121.920.9227.419.921.8122.2720.90.30.520.98（6）20.06（15）22.56（10）22.1（1）19.86（23）21.35（24）14.2（7）22.01（4）3.97.276.87.69.76.27（10）7（1）7.26（9）Marumo and Hattori，1999；Lders et al.，2001；曾志刚等，2001zhang et al.，2020Noguchi et al.，2011Ray et al.，2017；Binns et al.，1997de Ronde et al.，2003；2005de Ronde et al.，2003Herzig et al.，1998Kusakabe et al.，1990；Iwaida and Ueno，2005Noguchi et al.，2011Kim et al.，2004Davis et al.，2003Rees et al.，1978；Kusakabe et al.，1990；Seyfried et al.，2003Sakai et al.，1984；Faure，1977续表 2区域热液区87Sr/86Sr范围均值（样品数）34S/范围均值（样品数）18O/范围均值（样品数）数据来源部分硫同位素数据以 CDT（Canyon Diablo Triolite）标准，部分以 VCDT（Vienna Canon Diablo Troilite）标准；部分氧同位素数据以 SMOW（Standard Mean Ocean Water）标准，部分 VSMOW（Vienna Standard Mean Ocean Water）标准，标准详情见表 3109618林秋伶3期林秋伶等：现代海底热液区重晶石的地球化学特征及其影响因素1097（Vienna Canon Diablo Troilite）；氧同位素数据有两种标准：SMOW（Standard Mean OceanWater）和 VSMOW（Vienna Standard Mean Ocean Water），数据标准详情见表 3。将热液区划分为无沉积物覆盖的洋中脊热液区，有沉积物覆盖的洋中脊热液区，无沉积物覆盖的岛弧弧后热液区，有沉积物覆盖的岛弧弧后热液区和无沉积物覆盖的板内火山热液区。其中，Lokis Castle、Guaymas Basin 和 Middle Valley 热液区为有沉积物覆盖的洋中脊热液区；Endeavor Segment、Axial Seamount、South Explorer Ridge、SouthernSite、Semenov1、Semenov3、Lucky Strike、EPR 21N 和 Green Seamount 热液区为无沉积物覆盖的洋中脊热液区；Jade、Yonaguni 和 Hakurei Site 热液区为有沉积物覆盖的岛弧弧后热液区；Franklin Seamount、Brothers、Rumble II West、Lau Basin、Marianabackarc basin spreading axis at 18N（以下简称 Mariana Basin 18N）、Manus Basin 热液区为无沉积物覆盖的岛弧弧后热液区；Loihi Seamount热液区为无沉积物覆盖的板内火山热液区。2热液区重晶石地球化学组成特征2.1热液区重晶石的元素组成电子探针分析表明，重晶石中 BaO 含量相对均匀（63.37%66.15%），含 Sr、Ca、Al、Mg、K、Fe、Pb、Zn微量元素。其中 Sr与 Ca是重晶石中 Ba的类质同象元素，SrO含量为 0.01%0.12%，CaO 含量为 0%0.27%。从重晶石晶型分析上，板状重晶石与柱状重晶石的SrO/BaO、CaO/BaO值在平均值上具有明显差异，前者具有较高的SrO/BaO、CaO/BaO值，两者在标准差范围内没有较为明显的差异（图 2）。图 2柱状和板状重晶石（a，b）及其 SrO/BaO、CaO/BaO平均值（c，d）Fig.2Prismatic and tabular barite（a，b）and SrO/BaO，CaO/BaO value（c，d）109718林秋伶地质科学2023年10982.2热液区重晶石 S、Sr、O同位素组成（1）锶同位素组成特征热液区重晶石的87Sr/86Sr值范围为 0.703 730.717 49，均值为 0.706 650.003 5（n=120）（表 2）。各区域类型的热液区重晶石的 Sr同位素组成有以下特征：1）有沉积物覆盖的洋中脊、岛弧弧后热液区重晶石的87Sr/86Sr 值均值分别为0.706 90.001 5（n=25）和 0.713 50.002 6（n=21），整体比无沉积物覆盖的洋中脊（87Sr/86Sr=0.704 60.000 5，n=39）、岛弧弧后（87Sr/86Sr=0.704 60.000 4，n=32）和板内火山（87Sr/86Sr=0.704 30.000 2，n=4）热液区重晶石87Sr/86Sr值高。2）除有沉积物覆盖的岛弧弧后 Yonaguni 热液区（87Sr/86Sr=0.712 840.71749）和 Hakurei Site 热 液 区（87Sr/86Sr=0.709 3960.709 451）重 晶 石87Sr/86Sr 值 大 于 海 水的87Sr/86Sr 值（87Sr/86Sr=0.709 2）之外，其它区域类型的热液区重晶石的87Sr/86Sr 值均低于海水的87Sr/86Sr值。（2）硫同位素组成特征热液区重晶石 34S值范围为 3.736.1，均值为 20.764.54（n=153）（表 2），与海水 34S 值相近（34S 海水=+20.9；Rees et al.，1978）。S 同位素的标准为 CDT 和VCDT，数据详情见表 3。各区域类型热液区重晶石的 S同位素组成有以下特征：1）有沉积物覆盖的洋中脊 Lokis Castle、Guaymas Basin和 Middle Valley热液区重晶石具有较大范围的 34S值，而无沉积物覆盖的洋中脊 Endeavor Segment、Axial Seamount、South Explorer Ridge、Southern Site、Semenov1、Semenov3、Lucky Strike、EPR 21N、Green Seamount热液区重晶石的 34S值范围相对较窄（18.222.93）。其中，沉积物覆盖的洋中脊 Lokis Castle与 Guaymas Basin 热液区重晶石的 34S值范围差异最大，前者表 3硫同位素数据 CDT标准、VCDT标准以及氧同位素数据 SMOW 标准、VSMOW 标准Table 3CDT standard and VCDT standard of sulfur isotope data and SMOW standard andVSMOW standard of oxygen isotope dataLokis Castle0.7083790.7084260.7083940.7083820.7083920.7083440.7083450.7083340.7083320.7083290.7083430.7083322322.223.622.230.824.330.833.233.934.236.132.7VCDT10.910.710.510.612.911.514.415.615.415.315.915.1VSMOWEickmann et al.，2014热液区87Sr/86Sr34S/S同位素标准18O/O同位素标准数据来源109818林秋伶3期林秋伶等：现代海底热液区重晶石的地球化学特征及其影响因素1099Middle ValleyGuaymas BasinEndeavor Segment0.70540.705970.705520.7051620.7071410.704510.704480.704440.7060370.7062510.7061650.7056490.704460.704470.704680.704340.704560.704420.704538.6912.610.99.710.99.120.919.72022.9422.6819.4921.4320.3620.9321.0920.5523.19.329.33.723.123.324.225.726.423.222.5120.721.8CDTCDTCDTCDTCDTCDTCDTCDTCDTCDT3.312.918.814.415.6139.068.867.36.98.38.74SMOWVSMOWVSMOWSMOWVSMOWGoodfellow et al.，1993Paytan et al.，2002Griffith et al.，2018Paytan et al.，2002Goodfellow et al.，1993Griffith et al.，2018Koski et al.，1985Peter et al.，1992Paytan et al.，2002Griffith et al.，2018Paytan et al.，2002姚会强等，2010Jamieson et al.，2016续表 3热液区87Sr/86Sr34S/S同位素标准18O/O同位素标准数据来源109918林秋伶地质科学2023年1100Axial SeamountSouth Explorer RidgeSouthern SiteSemenov1Semenov3Lucky Strike0.704470.704380.704490.704130.704390.704310.704450.704420.704280.704850.704210.704360.704360.704630.705090.703940.703730.704010.703920.704350.705210.7062510.7044150.7052430.706250.7045120.7053470.7055180.705310.7059710.70443218.219.520.519.219.52120.822.9320.92121.320.618.719.119.921.220.921CDTCDTCDTCDTCDTVCDTCDTCDT6.529.43VSMOWVSMOWPaytan et al.，2002Paytan et al.，2002Griffith et al.，2018Paytan et al.，2002Griffith et al.，2018Paytan et al.，2002Melekestseva et al.，2014Safina et al.，2015Paytan et al.，2002续表 3热液区87Sr/86Sr34S/S同位素标准18O/O同位素标准数据来源Endeavor SegmentJamieson et al.，2016110018林秋伶3期林秋伶等：现代海底热液区重晶石的地球化学特征及其影响因素1101EPR 21NGreen SeamountJadeYonaguni IVHakurei siteFranklin Seamount0.7042750.715040.714360.713950.713310.716270.714120.71640.716920.71360.714620.717490.713670.712840.714840.71360.714980.7094160.7094510.7093960.709420.7093970.7050.7048990.7048880.7048780.7048920.7048040.7048960.7049180.7048890.70487920.822.221.622.222.52116.322.320.4520.4119.9619.3620.319.6420.720.4219.9819.6CDTCDTCDTCDTCDTVCDTPaytan et al.，2002Alt，1988Lders et al.，2001Marumo and Hattori，1999曾志刚等，2001Zhang et al.，2020Noguchi et al.，2011Ray et al.，2017续表 3热液区87Sr/86Sr34S/S同位素标准18O/O同位素标准数据来源110118林秋伶地质科学2023年1102BrothersRumble II WestLau Basin0.7049070.70476920.2819.6119.220.920.122.722.224.323.122.822.222.221.823.820.522.121.218.820.621.220.620.920.920.919.521.920.921.321.720.420.521.120.421.816.716.316.616.116.4CDTVCDTVCDTCDT6.67.26.96.65.476.366.83.97VSMOWVSMOWBinns et al.，1997de Ronde et al.，2003de Ronde et al.，2005de Ronde et al.，2003Herzig et al.，1998续表 3热液区87Sr/86Sr34S/S同位素标准18O/O同位素标准数据来源Franklin SeamountRay et al.，2017110218林秋伶3期林秋伶等：现代海底热液区重晶石的地球化学特征及其影响因素1103Mariana Basin 18NArchaean siteManus BasinLoihi Seamount0.703850.704570.704260.704610.704360.70470.704680.704450.704180.703850.704170.7041720.705460.7039910.7047620.705460.7039910.7047620.70510.70510.7043070.7045630.7043740.7041952221.921.421.421.621.621.521.321.121.621.721.421.521.521.621.621.721.321.22121.120.919.820.819.97.418.514.810.418.917.521.8122.2521.9822.27CDTCDTCDTCDT7.37.577.377.27.66.87.6SMOWKusakabe et al.，1990Paytan et al.，2002Iwaida and Ueno，2005Noguchi et al.，2011Kim et al.，2004Davis et al.，2003续表 3热液区87Sr/86Sr34S/S同位素标准18O/O同位素标准数据来源110318林秋伶地质科学2023年1104的 34S 值（22.236.1）均大于海水 34S 值（20.9），最高值达 36.1，而后者的 34S值范围为（3.729.3），最低 34S 值（3.7）接近洋中脊玄武岩（MORB）值（34S=0.30.5；Sakai et al.，1984）。2）有沉积物覆盖的洋中脊 Middle Valley 热液区重晶石的 34S 值范围为 8.6022.94，相比同是位于 Juan de Fuca Ridge 的无沉积物覆盖的（Endeavor Segment、AxialSeamount、South Explorer Ridge、Southern Site）热液区重晶石的 34S值范围大。3）与其它无沉积物覆盖的岛弧弧后热液区不同的是，Brothers 热液区重晶石具有较高的 34S 值（20.524.3）；Manus Basin 热液区重晶石具有较大范围的 34S 值7.419.9（均值为 14.24.73，n=7）。（3）氧同位素组成特征热液区重晶石的 18O 值变化范围为 3.318.8，均值为 9.503.68（n=46）（表 2）。O 同位素的标准为 SMOW 和 VSMOW，数据详情见表 3。各区域类型热液区重晶石的 O同位素组成有以下特征：1）有沉积物覆盖的洋中脊热液区重晶石的 18O 值范围为 3.318.8，比无沉积物覆盖的洋中脊热液区重晶石的 18O 值（6.259.43）范围大。其中，有沉积物覆盖的洋中脊 Middle Valley热液区重晶石的 18O值变化范围最大，为 3.318.8。2）无沉积物覆盖的岛弧弧后热液区重晶石的 18O 值的范围为 3.97.6，比无沉积物覆盖的洋中脊热液区重晶石整体的 18O值低。3）洋中脊热液区重晶石（34S/18O=1.542.95）的 34S/18O 比相比岛弧弧后热液区重晶石 34S/18O比值（34S/18O=2.935.26）低（表 4）。3讨论3.1Sr和 Ca类质同象替代 Ba的影响因素Sr 是重晶石中 Ba 常见的类质同象元素，Jameison et al.（2016）和 Zhang et al.（2020）认为，生长速率是 Sr在重晶石内置换的控制因素。然而实验室模拟研究表明，重晶石中 Sr 和 Ca 对 Ba 的置换程度随温度升高、压力降低而增加（Hanor，2000；Averyt andPaytan，2003）。Endeavour Segment热液区块状硫化物中重晶石 Sr的含量值与87Sr/86Sr值成负相关关系，高87Sr/86Sr值对应低 Sr含量，低87Sr/86Sr值对应高 Sr含量（图 3a、图 3b）。其中 Endeavour Segment 热液区热液成矿流体来源于海水和热液两个端元，热液流体（300）相比海水（2）的温度高，87Sr/86Sr值反应了两者的混合程度及相对温度。进一步说明低87Sr/86Sr值反映了相对高温的成矿环境，高87Sr/86Sr值反映了较低温的成矿环境，因此推断温度是控制 Sr类质同象替代 Ba进入重晶石的主要因素。此外，不同晶型的重晶石的沉淀温度具有明显差异，板状的沉淀温度比柱状的高（图 4）。因此，板状重晶石具有较高的 SrO/BaO 比值（图 2），反映了较高温的沉淀条件；柱状重晶石具有较低的 SrO/BaO 比值（图 2），反映了较低温的沉淀条件。综合以上讨论，高温比低温使 Sr 容易进入重晶石晶格。同时，板状重晶石具有高 CaO/BaO比值，柱状重晶石具有低CaO/BaO比值（图 2）。因此，推测 Ca类质同象替代 Ba的程度可能也受温度的影响。110418林秋伶3期林秋伶等：现代海底热液区重晶石