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1.
西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动 总被引：2，自引：0，他引：2
研究了西太平洋典型弧后盆地冲绳海槽和马努斯海盆的区域地质背景、岩浆岩、喷口流体、热液柱、沉积物以及多金属硫化物。结果表明,冲绳海槽在构造和地球物理特征上南北分异,从北向南地壳厚度减薄,南部重力异常变化大,发育条带状磁异常,中部则具有最高的热流值。马努斯海盆的重力异常变化较小,磁力异常呈东西向展布,海底扩张中心附近出现磁异常条带。马努斯海盆已出现洋壳,冲绳海槽的地壳属于过渡性地壳,在中南部的地堑中可能已出现洋壳。
冲绳海槽与马努斯海盆玄武岩的岩浆是由地幔源区部分熔融产生的原始岩浆与板块俯冲组分混合构成。中酸性岩与基性岩具有相同的岩浆物质来源,是玄武质岩浆结晶分异的产物。与马努斯海盆火山岩相比,冲绳海槽火山岩存在不同程度的地壳混染。
冲绳海槽的喷口流体为富含金属元素（Mn、Fe、Zn、Pb）的酸性高温（高达320 °C）流体,其热液柱中的Zn2 、Cd2 、Pb2 、Cu2 离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH4、Mn、Al、δ3He正异常及pH负异常的特征。与马努斯海盆PACMANUS热液区的喷口流体（220–276 °C、pH = 2.5–3.5）相比,DESMOS热液区的喷口流体温度（≥88–120 °C）相对较低,酸性更强（pH ≤ 2.1）,二者较低的δ34SH2S和δD值表明岩浆演化过程中有酸性挥发分进入岩浆流体。冲绳海槽与马努斯海盆含金属沉积物的分布及其元素含量特征具有差异,相应地,两个弧后盆地含金属沉积物中的微生物群落也不同。冲绳海槽和马努斯海盆热液区均具富Zn型、Ba-Pb-Zn型、Si-硫化物型和Si-硫化物-硫酸盐型热液产物。与冲绳海槽的多金属硫化物相比,马努斯海盆中多金属硫化物的Pb和Au含量较低。 相似文献
2.
东马努斯海盆位于巴布亚新几内亚的俾斯麦海域，是一个正在扩张的弧后盆地，与其活动热液喷口相关的热液产物，是现代海底系统中富含铜最丰富的矿产资源之一。火山岩与这种成矿作用有着密切的关系，然而通过海水对火山岩的淋滤作用是否可以为富含Cu的硫化物提供充足的Cu元素。PACMANUS热液区位于东马努斯海盆，质量守恒模拟在该热液系统的应用表明，由于水岩反应中较低的淋滤、转移和沉淀效率，通过热液流体对稳定反应区（0.144 km3）的简单淋滤无法满足硫化物矿床中Cu的需求。即使在100%的淋滤、转移和沉淀效率条件下，为了满足PACMANUS热液区硫化物中Cu的总量，仍需要0.166 km3体积的火山岩参与淋滤作用。
形成富含金属元素的岩浆流体的关键在于金属元素可以在挥发分中富集。首先，俯冲物质对地幔楔的交代作用，导致了东马努斯海盆地区生成的岩浆具有较高的氧逸度，进而使其岩浆房中富集Cu元素。其次，Pual Ridge的安山岩包裹体的气泡中富含Cu元素，进一步证实了在东马努斯海盆，Cu元素通过岩浆脱气作用向挥发分中运移。数值模拟结果显示，每1 km3体积的岩浆就可能向热液系统中运移0.236 Mt Cu。因此，岩浆脱气作用可能比淋滤作用更显著。 相似文献
形成富含金属元素的岩浆流体的关键在于金属元素可以在挥发分中富集。首先，俯冲物质对地幔楔的交代作用，导致了东马努斯海盆地区生成的岩浆具有较高的氧逸度，进而使其岩浆房中富集Cu元素。其次，Pual Ridge的安山岩包裹体的气泡中富含Cu元素，进一步证实了在东马努斯海盆，Cu元素通过岩浆脱气作用向挥发分中运移。数值模拟结果显示，每1 km3体积的岩浆就可能向热液系统中运移0.236 Mt Cu。因此，岩浆脱气作用可能比淋滤作用更显著。 相似文献
3.
《海洋地质与第四纪地质》2001,21(1):12
位于巴布亚新几内亚的马努斯弧后盆地的巴布亚新几内亚—澳大利亚—加拿大—马努斯( PACMANUS)热水作用区 ,以其硅质火山岩 (英安岩 )以及大量的硫化物烟囱富含金属铜和金的特点引人注目 ,明显地有别于大洋中脊和弧后扩张中心典型的玄武岩区的那些热水作用区。马努斯弧后盆地具有板块会聚边缘的地质与构造背景 ,表明属大陆地壳性质。因此 ,在离散板块边缘已进行的所有大洋钻探计划的钻探中 ,它是更接近和类似于古成矿环境的现代热水作用的场所。PACMANUS热水作用区海底样品的地球化学和同位素研究表明 ,金属和矿化流体的岩浆起重要的… 相似文献
4.
《海洋科学集刊》2016,(0)
本文研究了西太平洋典型弧后盆地冲绳海槽和马努斯海盆的区域地质背景、岩浆岩、喷口流体、热液柱、沉积物及多金属硫化物。结果表明,冲绳海槽在构造和地球物理特征上南北分异,从北向南地壳厚度减薄,南部重力异常变化大,发育条带状磁异常,中部则具有最高的热流值。马努斯海盆的重力异常变化较小,磁力异常呈东西向展布,海底扩张中心附近出现磁异常条带。马努斯海盆已出现洋壳,冲绳海槽的地壳属于过渡性地壳,在中南部的地堑中可能已出现洋壳。冲绳海槽与马努斯海盆玄武岩的岩浆是由源区地幔部分熔融产生的原始岩浆与板块俯冲组分混合构成。中酸性岩与基性岩具有相同的岩浆物质来源,是玄武质岩浆结晶分异的产物。与马努斯海盆火山岩相比,冲绳海槽火山岩存在不同程度的地壳混染。冲绳海槽的喷口流体为富含金属元素(Mn、Fe、Zn、Pb)的酸性高温(高达320°C)流体,其热液柱中的Zn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Cu~(2+)离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH_4、Mn、Al、δ~3He正异常及pH负异常的特征。与马努斯海盆PACMANUS热液区的喷口流体(220~276°C、pH=2.5~3.5)相比,DESMOS热液区的喷口流体温度(88~120°C或120°C以上)相对较低,酸性更强(pH≤2.1),二者较低的δ~(34)S_(H_2S)和δD值表明,岩浆演化过程中有酸性挥发分进入岩浆流体。冲绳海槽与马努斯海盆含金属沉积物的分布及其元素含量特征具有差异,相应地,两个弧后盆地含金属沉积物中的微生物群落也不同。冲绳海槽和马努斯海盆热液区均具富Zn型、Ba-Pb-Zn型、Si-硫化物型和Si-硫化物-硫酸盐型热液产物。与冲绳海槽的多金属硫化物相比,马努斯海盆中多金属硫化物的Pb和Au含量较低。 相似文献
5.
《海洋地质与第四纪地质》2021,(5)
研究海底热液系统及其岩浆环境,可为了解西太平洋流固界面跨圈层物质与热交换过程,揭示板块俯冲过程的岩浆活动和资源环境效应提供研究支撑。为此,研究了冲绳海槽热液活动的岩浆环境、马努斯海盆的热液柱以及弧后盆地和洋中脊背景下的硫化物与玄武岩的同位素组成,对冲绳海槽热液区附近玄武岩、安山岩、粗安岩、英安岩、流纹岩及其基性岩浆包体进行了岩相学、矿物学以及主量元素、微量元素和同位素组成分析,对马努斯海盆PACMANUS和Desmos热液区的热液柱及海水进行了测量,在海底热液区岩浆混合过程及时间尺度、透视冲绳海槽深部岩浆房及岩浆演化过程和岩浆对热液系统物质贡献研究方面获新进展,揭示了俯冲蛇纹岩对琉球构造带南部岩浆活动的影响,论证了熔体包裹体对弧后盆地岩浆演化的指示,获得了冲绳海槽玄武质岩浆来源新证据,揭示了弧后盆地与洋中脊硫化物和玄武岩中铁、铜、锌的来源及其同位素在硫化物形成和岩浆活动过程中的分馏情况,明确了热液柱的物理、化学空间结构与物质组成特征,以及热液柱的扩散受深度和底流流速的影响,且热液柱扩散过程中溶解铁浓度异常比溶解锰的维持时间更长。未来,发展非传统稳定同位素和挥发份测试技术,进一步了解西太平洋板块俯冲环境下热液活动与岩浆作用的关系,将有助于海底热液系统及其成矿过程研究获得新进展。 相似文献
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《海洋地质与第四纪地质》2021,(1)
熔体包裹体是在矿物生长过程中被包裹的硅酸盐小液滴,由于寄主矿物的保护,受最小程度的后期岩浆作用影响,可以有效的保留原始岩浆组成、地幔源区性质及岩浆演化过程等重要信息。熔体包裹体的研究可以弥补传统全岩因受后期复杂地质过程影响而导致部分信息失真的不足。文章简要总结了熔体包裹体的主要研究领域及分析测试技术,概述了国内外关于西太平洋典型弧后盆地火山岩中熔体包裹体研究的相关进展。冲绳海槽、劳海盆及北斐济海盆内熔体包裹体的研究证明了地幔源区不均一性的特征,明确了岩浆物质来源及俯冲物质在源区的加入;马里亚纳海槽和马努斯海盆熔体包裹体内挥发份研究指示了俯冲板片物质对弧后盆地岩浆源区挥发份组成的贡献;马努斯海盆熔体包裹体中金属元素浓度分析表明岩浆流体可为海底热液系统提供成矿金属;此外,马里亚纳海槽和冲绳海槽熔体包裹体测温实验反映出岩浆多期次的演化过程。尽管熔体包裹体在西太平洋弧后盆地岩浆活动的很多方面有了一定研究,但各弧后盆地研究参差不齐、综合研究程度低。将来在进一步完善熔体包裹体测试分析手段基础上,加大熔体包裹体在弧后盆地的研究力度,有助于我们更清晰地认识弧后盆地岩浆源区物质组成,明确俯冲作用下弧后盆地岩浆来源及物质转化机制。 相似文献
8.
基于国内外研究成果对西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动的分布规律、扩张速率、水深以及热液硫化物的矿物组成与金属品位等特征进行探讨。西太平洋岛弧-弧后盆地热液硫化物区以活动型热液区为主,受扩张速率的影响明显主要分布在20～60 mm/a地区;水深分布规律主要受所处构造单元的水深特征控制,而非由热液硫化物区的形成特征所决定;研究区内的热液产物主要为富Zn-Cu、富Ba-Zn以及富Fe-Cu型硫化物;热液硫化物中冲绳海槽具有最高的Ag、Pb含量,劳海盆具有最高的Zn含量,马努斯海盆和伊豆-小笠原-马里亚纳海槽具有较高的Au含量,北斐济海盆具有最高的Cu含量。本研究将进一步为西太平洋岛弧-弧后盆地地区热液硫化物资源的勘探与潜在资源量的估算提供参考。 相似文献
9.
慢速?超慢速扩张洋脊的海底热液活动区多出露类型多样的蚀变岩石，记录了地壳深部的流体与围岩的相互作用，为研究深部热液流体特征以及循环过程提供了样本。本研究选取了中国大洋第30、34和40航次在超慢速扩张西南印度洋脊龙旂热液区(A区、B区和C区)利用电视抓斗采集的蚀变玄武岩、蚀变辉长岩、蚀变辉石岩和蛇纹岩等蚀变岩样品，利用光学显微镜、电子探针开展了岩相学和矿物化学分析。岩相学结果表明，龙旂热液区蚀变岩石样品约95%发生了地壳浅部的脆性变形作用，靠近龙旂1号热液区(A区)约有5%的蚀变岩石混合发育了脆性变形及脆性?塑性变形特征。研究区岩石蚀变属于中?低温变质作用，变质相近似绿片岩相，变质矿物组合为绿泥石?绿帘石?钠长石?阳起石?榍石。其中，A区的蚀变岩中的绿泥石形成温度(201～341℃)以及蛇纹石、阳起石、绿泥石等蚀变矿物的Fe元素含量(17.5%～27.5%)都高于龙旂3号热液区(B区和C区)的绿泥石形成温度(239～303℃)和Fe元素含量(16.8%～26.5%)，这也与在该区观测到高温的热液喷口相符合。本研究认为龙旂热液区所在洋脊段发育的拆离断层为热液流体的向上运移提供了通道，洋壳扩张后期轴部的岩浆熔体在轴侧区域的岩浆侵入或喷发活动可能为热液循环提供了热源。 相似文献
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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。 相似文献
11.
The stress state and rock mechanical properties govern the growth of faults and fractures, which constitute shallow hydrothermal pathways and control the distribution of seafloor massive sulfide (SMS) mounds in the seafloor hydrothermal field. The stress field has an important influence on the formation and persistence of hydrothermal pathways. Based on multibeam bathymetric data from the Trans-Atlantic Geotraverse (TAG) field, we establish two three-dimensional geological models with different scales to simulate the stress field, which investigate the characteristics of hydrothermal pathways and associated SMS mounds. The simulation results show that oblique faults and fissures form in the tensile stress zone and that mounds, including active and inactive hydrothermal mounds form in the compressive stress zone. Fault activity, which is related to the stress field, affects the opening and closing of hydrothermal channels and changes the permeability structure of subseafloor wall rock. Therefore, the stress field controls the development and persistence of shallow hydrothermal pathways. The features of shallow hydrothermal pathways in the stress field can provide geomechanical information that is useful for identifying favorable zone for SMS deposit formation. 相似文献
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大西洋中脊TAG热液活动区海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义 总被引：8，自引：1，他引：7
对1988年取自大西洋中脊TAG热液活动区的海底表层热液沉积物中36件硫化物样品进行了硫同位素组成分析.结合ODP Leg158的近期成果,对TAG区热液沉积物的硫同位素组成及其时空演变、硫源、硫同位素偏重的原因和硫的演化进行了探讨,得出如下结论:(1)TAG区表层热液沉积物的δ34S值从3.9‰-7.6‰变化,均值为5.98‰,与其它洋中脊热液活动区相比明显偏重.(2)从海底表层区到蚀变玄武岩区,热液沉积物的硫同位素组成有增大的趋势,而时间对热液沉积物的硫同位素组成则没有明显的控制.(3)热液沉积物中硫主要来自玄武岩,部分来自海水硫酸盐,是海水硫酸盐和玄武岩中硫不同程度混合的结果,且各硫源在不同阶段提供硫的比例分配和方式明显不同.(4)与其它无沉积物覆盖洋中脊中热液活动区相比,相对较大比例海水来源硫的加入是导致TAG区硫同位素组成偏重的一个重要原因,而TAG区具备有利海水硫酸盐还原作用进行的温度和水/岩比值条件则是促使该区热液沉积物中海水来源硫相对较多的主要原因.(5)海水的直接混入、流体-玄武岩相互作用、先期形成硫化物的重溶作用和硫酸盐矿物的还原作用是海水和玄武岩直接或间接提供硫的主要方式,也是导致本区硫同位素演化复杂化的主要原因,且硫的演化与海底岩浆作用和构造运动紧密相关. 相似文献
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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 总被引：12，自引：3，他引：9
测定了冲绳海槽中部Jade热液活动区中18个热液沉积物样品的硫同位素组式,其中10个硫化物样品的δ34S值为5.2×10-3～7.2×10-3,7个硫酸盐样品的34S值为16.3×10-3～22.3×10-3,1个自然硫样品的δ34S值为8.2×10-3热液沉积物的硫主要来自中、酸性火山岩和海水,并且在流体与沉积物相互作用过程中海底沉积物也可能为热液沉积物的形成提供部分的硫.导致本区热液沉积物中硫化物与其他热液活动区的硫同位素组成不同的原因,主要是各热液活动区的硫源以及有关岩浆活动和构造演变的不同.海底热液体系中硫的演化是一个复杂的过程,涉及被加热海水的上升、流体与火山岩的相互作用、海水硫酸盐和中、酸性火山岩中流的混合作用以及流体与沉积物相互作周等一系列海底热液活动,其中海水和中、酸性火山岩的相互作用是本区硫演化的一个重要机制. 相似文献
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大西洋洋中脊海底表层热液沉积物的铅同位素组成及其地质意义 总被引：5，自引：0，他引：5
新测得 TAG热液区中 6件海底表层热液沉积物样品的铅同位素组成 ,其变化范围不大 ,具有均一性的特征。在 Pb- Pb图解上 ,热液沉积物的铅同位素数据大多落在 MARB的铅同位素组成范围内 ,与大西洋沉积物和 Fe- Mn结核相比明显具较少的放射成因铅 ,反映其上部洋壳岩石为该区热液沉积物的形成提供了铅。对比研究表明 ,因不同地质 -构造环境中的海底热液区为热液沉积物形成提供物源的情况不同 ,是导致有沉积物覆盖洋中脊中热液沉积物的铅同位素组成与无沉积物覆盖洋中脊不同的主要原因。海底扩张中心的扩张速率与热液沉积物的铅同位素组成有一定的对应关系 ,但其并不是热液沉积物铅同位素组成的唯一控制因素 相似文献
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利用应力场预测热液区域——以TAG区为例 总被引：1，自引：0，他引：1
本文根据TAG区的钻探资料及岩心测试结果,建立了双层地质模型,在此基础上利用ANSYS应力软件并结合TAG热液区的地形数据对该区进行应力模拟。结果表明:热液喷口区域与最大水平应力低值区有较好的对应关系。其中仍处于活动状态的TAG丘状体区呈现明显的局部最大水平应力低值;而已经停止活动并且不具有典型喷口地形的MIR丘状体区域则处于最大水平应力的非封闭低值区域。据此,本文在TAG丘状体区域圈定了5个喷口可能区域,钻探结果揭示区内存在较好的矿化和蚀变现象,表明应力场预测法可能是一种有效的成矿预测方法。 相似文献
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Eighteen samples of hydrothermal sediments from the Jade hydrothermal field in the central Okinawa Trough have been analyzed. Sulfur isotopic values for 10 sulfide samples vary from 5.2 × 10~(-3) to 7.2× 10(-3), δ~(34)S values for 7 sulfate samples vary from 16.3 × 10~(-3) to 22.3 × 10~(-3), and 1 native sulphur sample has a δ~(34)S value of 8.2× 10~(-3). The major sources of sulfur for hydrothermal sediment are intermediate to acid volcanic rocks and sea water sulfate, and it is possible that the partial sulfur of hydrothermal sediment is from the pelagic sediment by the interaction between hydrothermal fluid and sediment. The reasons of causing the distinct differences in sulfur isotopic values for sulfide samples from hydrothermal sediment ( compared with other hydrothermal fields), are the differences in the sources of sulfur, the magmatic activity and the tectonic evolution in different hydrothermal fields. The sulfur evolution is a long and complex process in the seafloor hydrothermal system 相似文献
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大型海底热液硫化物矿体的形成机制是涉及多种控制因素的复杂地质过程,其中热液流体同海水的混合扮演着重要角色。大洋钻探计划(ODP)资料表明在大西洋TAG区热液硫化物矿体内部,热液流体同经过改造的海水之间发生着广泛的混合作用,这个过程在很大程度上控制着海底热液硫化物矿体的内部结构和化学组成。以TAG热液硫化物矿体为例,利用数值模拟方法模拟了热液流体与经过不同程度改造的海水的混合过程,试图探讨海水与热液流体混合在热液硫化物矿体形成中的作用。模拟计算结果表明:(1)来自矿体深部的热液流体与经围岩加热的下渗海水的混合是造成TAG热液活动区硬石膏大量沉淀的重要原因;(2)在热液流体与海水的混合过程中,混合流体的化学性质和矿物沉淀情况在330~310℃上下发生了较大变化,330~310℃是一个特殊的温度区域;(3)利用数值计算结果探讨了TAG热液活动区不同区块(TAG-1,TAG-2和TAG-5等)的流体混合作用和热液活动过程。 相似文献
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Utilizing Si, Fe and Mn concentrations within the end-member PACMANUS hydrothermal fluid, Si-Fe-MnH_2 O Pourbaix diagrams were constructed at 300°C and 25°C. The Pourbaix diagrams show that the main Si, Fe and Mn oxides species precipitating from the hydrothermal fluid were Si O_2, Fe(OH)_3, Fe_3(OH)_8, Mn_3O_4, and Mn_2O_3 at 25°C. During mixing of hydrothermal fluid with seawater, Si O_2 precipitated earlier than FeMn-oxyhydroxides because of the lower stability boundary. Then Fe(OH)_2 precipitated first, followed by Fe_3(OH)_8 and Fe(OH)_3, and last, small amounts of Mn_3O_4 and Mn_2O_3 precipitated. Fe(OH)_3 was readily deposited in alkaline solution with little influence by Eh. There were many Si-Fe-Mn-concentric particles in the polished sections of the massive precipitates collected from PACMANUS. In the concentric nucleus and ellipsoid, Si oxides precipitated first before the hydrothermal fluid had mixed with seawater. In the concentric nucleus, after the precipitation of Si oxides, the increase of p H and Eh promoted the precipitation of Mn oxides around the Si oxides. In the large ellipsoid, the precipitation of Fe was divided into two periods. In the early period, increase of p H value of hydrothermal fluid produced by low-temperature convection and an input of a small volume of seawater promoted a small amount of Fe(OH)_3 to precipitate in the Si-rich core. In the late period, after complete mixing with seawater and the resultant fluid was close to neutral or slightly alkaline in p H, Fe(OH)_3 was easily precipitated from the solution and distributed around the Si-rich core. 相似文献
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Si-Fe-Mn-oxyhydroxides dredged at the PACMANUS(Papua New Guinea–Australia–Canada–Manus)hydrothermal field, Eastern Manus Basin, have 87Sr/86Sr=0.708 079–0.708 581; εNd=5.149 833–6.534 826;208Pb/204Pb=38.245–38.440; 207Pb/204Pb=15.503–15.560; 206Pb/204Pb=18.682–18.783. 87Sr/86 Sr isotope ratios are relatively homogeneous and close to the value of the surrounding seawater(0.709 16). The content of Sr in the samples contributed by seawater was estimated to be 76.7%–83.1% of total amount. The mixing temperature of hydrothermal fluids and seawater were ranging from 53.2°C to 72.2°C and the hydrothermal activities were unstable when the samples precipitated. The εNd values of all the samples are positive, which differ from the values of ferromanganese nodules(crusts) with hydrogenic origin. Nd was mainly derived from substrate rocks leached by hydrothermal circulation and preserved the hydrothermal signature. Pb isotopic compositions of most samples show minor variability except Sample #9–2 that has relatively high values of Pb isotopes. The Pb may be derived from the Eastern Manus Basin rocks leached by the hydrothermal fluid. The slightly lower 208Pb/204 Pb and207Pb/204 Pb values of the samples indicated that the hydrothermal circulation in PACMANUS was not entire and sufficient, or that hydrothermal circulation had transient changes in the past. Si-Fe-Mn-oxyhydroxides in the samples preserved the heterogeneities of local rocks. 相似文献