熱液過程

熱液過程，指海水通過岩石裂隙或構造斷裂帶滲入海底地殼深層，並同地殼岩石發生化學成分交換。迄今所發現的海底熱液活動，主要分布在大洋中脊、弧後擴張型盆地內，以及深大斷裂帶。

基本介紹

• 中文名：熱液過程
• 外文名：hydrothermal process
• 別名：海底熱液循環
• 分布：大洋中脊、弧後擴張型盆地等

相關信息

熱液過程，亦稱“海底熱液循環”（submarine hydrothermal circula）。指海水通過岩石裂隙或構造斷裂帶滲入海底地殼深層，並同地殼岩石發生化學成分交換。下滲的海水被地下岩漿房或未冷卻的玄武岩加熱後，上升並以海底熱泉形式噴出海底。噴出的熱液在微量元素組成和大多數金屬元素（例如，Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Hg、Ni和Co等）含量上，與一般海水有很大的差異。由於環境條件（例如溫度、Eh值和pH值等）的突然變化，熱液發生沉澱，從而在熱液噴口附近形成熱液沉積物——多金屬軟泥或塊狀金屬硫化物。迄今所發現的海底熱液活動，主要分布在大洋中脊、弧後擴張型盆地內，以及深大斷裂帶。例如，大西洋中脊的TAG海區（26－30°N）、Famous海區（36－37°N）、Snakepit海區（23°N）、Romaneche斷裂帶等；東太平洋海隆的11°N、13°N、21°N熱液區、科隆（Galapagos，加拉帕戈斯）擴張中心（86°09′W）、JuanbeFuca斷裂帶（45－49°N）以及Bauer盆地的轉換斷層帶（10°S，100°W）等；印度洋的Aden海灣和Carlsberg洋脊處（9°N）等；此外，還有馬里亞納海盆、沖繩海槽等弧後盆地和紅海中央裂谷等。

現代海底熱液流體的產生及循環模式

現代海底具有超過55000km的洋中脊系統和22000km的島弧系統，其內部均不同程度地存在著熱液活動。熱液系統的重要組成因素有熱源（熔漿或者初凝的岩石）、多孔介質（具有斷層或者裂隙的火山岩洋殼）以及貫穿這一系統的流體（海水）。熱液流體的成分反映了一系列因素的共同作用：原始的海水成分、與流體相互作用的作為基岩的成分以及結構（例如裂縫或孔隙的分布、柔性/剛性轉換面的深度等）以及熱源的深度、尺寸、形狀等。這些因素影響著熱液循環的深度、規模，決定著該體系中水岩相互作用發生時的溫度、壓力，同時還控制著是否出現相分離。另外，按前人的劃分，當流體在圍岩中循環時，首先在海水下滲的通道區域，即補給區（recharge　zone）發生低溫水岩反應，隨後進入深度最大、溫度最高的部分，即反應區（reaction　zone），最後成為高溫的具浮力的熱液流體通過上升區（discharge　zone）以較快的速度排出海底。下面按照不同熱液區的熱液循環特徵予以簡要總結。

補給區特徵

補給區洋殼的主要熱液過程包括低溫下的氧化、鹼金屬和Mg的固定、硬石膏的形成以及高溫下鹼金屬的淋濾。

（1）洋殼的氧化與鹼金屬的固定：氧化性較強的海水和洋殼接觸首先發生低溫蝕變，使基岩中的橄欖石和硫化礦物被鐵的氧/羥化物所取代，並填充在岩石的裂隙中，同時鹼金屬（K、Rb、Cs、B等）進入綠鱗石或綠脫石中；

（2）Mg的固定：當海水進入更深的洋殼且被加熱到約150℃時，Mg會以粘土礦物形式從流體中沉澱下來，在低於或高於200℃兩種情況下分別形成富Mg蒙脫石和綠泥石，同時岩石中Ca被淋濾出來以保證溶液的電荷平衡；