東馬努斯弧后盆地巖漿巖地球化學(xué)剖析：熱液活動中Cu物質(zhì)供給的關(guān)鍵線索一、引言1.1研究背景與意義在地球科學(xué)的研究領(lǐng)域中，弧后盆地的形成與演化一直是備受關(guān)注的焦點。作為地球動力學(xué)過程的重要產(chǎn)物，弧后盆地不僅記錄了地球內(nèi)部復(fù)雜的地質(zhì)作用，還對全球的地質(zhì)演化和資源分布產(chǎn)生著深遠的影響。東馬努斯弧后盆地，作為典型的海洋地質(zhì)構(gòu)造，其獨特的地理位置和復(fù)雜的地質(zhì)背景，為研究地球動力學(xué)機制和熱液成礦作用提供了天然的實驗室。東馬努斯弧后盆地位于太平洋板塊與其他板塊的交界處，處于板塊俯沖、地幔上涌等多種地質(zhì)作用的強烈影響之下。這些地質(zhì)作用導(dǎo)致了該區(qū)域巖漿活動頻繁，形成了豐富多樣的巖漿巖。這些巖漿巖不僅是地球內(nèi)部物質(zhì)和能量交換的直接產(chǎn)物，還蘊含著關(guān)于地球深部過程和演化歷史的重要信息。通過對東馬努斯弧后盆地巖漿巖的地球化學(xué)特征進行研究，能夠深入了解巖漿的起源、演化以及與周圍地質(zhì)環(huán)境的相互作用，從而為揭示地球動力學(xué)機制提供關(guān)鍵線索。熱液活動是地球表面和近地表環(huán)境中一種重要的地質(zhì)過程，它與礦產(chǎn)資源的形成密切相關(guān)。在東馬努斯弧后盆地，熱液活動十分活躍，形成了多個熱液區(qū)和豐富的多金屬硫化物礦化。銅（Cu）作為一種重要的金屬資源，在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展中具有不可或缺的地位。研究東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又蠧u的物質(zhì)供給機制，對于理解熱液成礦過程、尋找潛在的銅礦床以及評估該地區(qū)的礦產(chǎn)資源潛力具有重要的現(xiàn)實意義。巖漿巖作為熱液活動的重要物質(zhì)來源之一，其地球化學(xué)特征對熱液活動中Cu的物質(zhì)供給起著關(guān)鍵作用。巖漿巖中的Cu含量、賦存狀態(tài)以及元素之間的相互關(guān)系，直接影響著熱液中Cu的來源、遷移和富集。因此，深入研究東馬努斯弧后盆地巖漿巖的地球化學(xué)特征及其對熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制，不僅有助于揭示該地區(qū)熱液成礦的奧秘，還能為全球范圍內(nèi)的弧后盆地研究和礦產(chǎn)資源勘探提供重要的理論支持和實踐指導(dǎo)。綜上所述，對東馬努斯弧后盆地巖漿巖地球化學(xué)特征及其對熱液活動中Cu的物質(zhì)供給研究具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實價值。通過本研究，有望為地球動力學(xué)機制的理解、熱液成礦理論的完善以及礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用提供新的視角和思路。1.2研究現(xiàn)狀與不足在過去的幾十年里，國內(nèi)外學(xué)者針對弧后盆地的巖漿巖地球化學(xué)特征以及熱液活動開展了廣泛而深入的研究，取得了一系列重要成果。在巖漿巖地球化學(xué)研究方面，學(xué)者們通過對東馬努斯弧后盆地巖漿巖的主量元素、微量元素和同位素等的分析，對巖漿巖的成因和演化有了較為清晰的認識。研究表明，該地區(qū)的巖漿巖主要是在板塊俯沖和地幔上涌等復(fù)雜地質(zhì)作用下形成的。例如，通過對巖漿巖中微量元素的分析，發(fā)現(xiàn)其具有與俯沖帶相關(guān)的地球化學(xué)特征，暗示了俯沖物質(zhì)對巖漿源區(qū)的重要影響。同時，對同位素的研究也揭示了巖漿巖的源區(qū)可能涉及地幔和地殼物質(zhì)的混合，不同類型巖漿巖的同位素組成差異反映了其源區(qū)物質(zhì)混合比例和熔融程度的不同。關(guān)于熱液活動的研究，學(xué)者們重點關(guān)注了熱液活動的物理化學(xué)過程以及熱液中金屬元素的遷移與富集機制。在東馬努斯弧后盆地，熱液活動與巖漿活動密切相關(guān)，熱液流體在上升過程中與周圍巖石發(fā)生相互作用，導(dǎo)致了金屬元素的溶解、遷移和富集。通過對熱液流體的化學(xué)成分和物理性質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)熱液的溫度、酸堿度、氧化還原電位等因素對金屬元素的遷移和富集起著關(guān)鍵作用。例如，在高溫、酸性的熱液條件下，金屬元素更容易以離子形式溶解在熱液中，并隨著熱液的流動而遷移。當熱液與圍巖發(fā)生反應(yīng)，物理化學(xué)條件發(fā)生改變時，金屬元素就會發(fā)生沉淀和富集，從而形成礦床。在銅元素的研究領(lǐng)域，對于熱液活動中Cu的來源和遷移過程，已有研究認為東馬努斯弧后盆地中Cu的來源主要包括地殼中的硫化物和基性巖漿巖。這些物質(zhì)在地質(zhì)作用下被帶入熱液系統(tǒng)，為熱液活動提供了豐富的Cu物質(zhì)來源。在熱液遷移過程中，Cu元素會與熱液中的其他成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成各種絡(luò)合物，從而實現(xiàn)其在熱液中的遷移。當熱液遇到合適的沉淀條件時，Cu絡(luò)合物會分解，Cu元素就會沉淀下來，形成銅礦床。然而，盡管在上述方面取得了一定的研究成果，但在東馬努斯弧后盆地巖漿巖地球化學(xué)特征及其對熱液活動中Cu的物質(zhì)供給研究仍存在一些不足之處。在巖漿巖地球化學(xué)特征與熱液活動的耦合關(guān)系研究方面還存在欠缺。雖然已知巖漿巖是熱液活動的重要物質(zhì)來源，但對于巖漿巖的地球化學(xué)特征如何具體影響熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制，目前尚未有全面而深入的認識。例如，巖漿巖中不同元素的含量和賦存狀態(tài)如何影響熱液中Cu的初始濃度和存在形式，以及這些因素在熱液遷移和演化過程中如何發(fā)生變化，都有待進一步研究。對于熱液活動中Cu的遷移和富集過程，雖然已經(jīng)了解到一些基本的物理化學(xué)條件的影響，但在微觀層面上，如Cu在熱液與巖石界面的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)過程、Cu在熱液中的微觀傳輸機制等方面，研究還相對薄弱。這些微觀過程對于深入理解熱液成礦機制至關(guān)重要，但目前由于研究手段和技術(shù)的限制，相關(guān)研究還不夠充分。在不同地質(zhì)構(gòu)造背景下，東馬努斯弧后盆地巖漿巖地球化學(xué)特征和熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制的差異研究也較為缺乏。該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，不同區(qū)域的地質(zhì)條件可能存在較大差異，而這種差異對巖漿巖和熱液活動的影響尚未得到系統(tǒng)的研究和總結(jié)。綜上所述，目前關(guān)于東馬努斯弧后盆地巖漿巖地球化學(xué)特征及其對熱液活動中Cu的物質(zhì)供給研究在一些關(guān)鍵問題上仍存在不足，需要進一步加強研究，以完善對該地區(qū)熱液成礦作用的認識。1.3研究內(nèi)容與目標本研究將圍繞東馬努斯弧后盆地巖漿巖地球化學(xué)特征及其對熱液活動中Cu的物質(zhì)供給展開，具體研究內(nèi)容和目標如下：研究內(nèi)容：對東馬努斯弧后盆地巖漿巖進行系統(tǒng)采樣，運用先進的分析技術(shù)，如X射線熒光光譜儀（XRF）、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）等，對巖漿巖的主量元素、微量元素和同位素組成進行精確分析。通過主量元素分析，確定巖漿巖的巖石類型、化學(xué)成分以及巖石的演化趨勢；微量元素分析則側(cè)重于與Cu相關(guān)的元素，如Zn、Fe、Mn等，探究它們與Cu之間的地球化學(xué)關(guān)系；同位素分析主要關(guān)注鋰、釹、鉛等同位素，利用同位素示蹤技術(shù)，揭示巖漿的源區(qū)組成和演化過程，為理解巖漿巖的成因提供關(guān)鍵信息。研究熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制：結(jié)合巖漿巖的地球化學(xué)特征和熱液活動的相關(guān)數(shù)據(jù)，深入研究熱液活動中Cu的來源、遷移和富集機制。通過對熱液流體的化學(xué)成分、物理性質(zhì)以及熱液與圍巖相互作用的研究，確定熱液中Cu的初始濃度和存在形式，分析Cu在熱液遷移過程中的物理化學(xué)條件變化，如溫度、酸堿度、氧化還原電位等對其遷移和富集的影響。利用同位素示蹤技術(shù)，追蹤熱液中Cu的來源，明確巖漿巖在熱液活動中對Cu的物質(zhì)供給貢獻。建立巖漿巖地球化學(xué)特征與熱液活動中Cu物質(zhì)供給的耦合關(guān)系：綜合分析巖漿巖地球化學(xué)特征和熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制，建立兩者之間的耦合關(guān)系模型。探討巖漿巖的巖石類型、化學(xué)成分、源區(qū)特征等因素如何影響熱液活動中Cu的物質(zhì)供給，以及這種耦合關(guān)系在不同地質(zhì)構(gòu)造背景下的變化規(guī)律。通過建立耦合關(guān)系模型，為預(yù)測東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又蠧u的富集區(qū)域和礦產(chǎn)資源潛力提供理論依據(jù)。研究目標：通過本研究，系統(tǒng)揭示東馬努斯弧后盆地巖漿巖的地球化學(xué)特征，明確巖漿巖的成因和演化過程，為深入理解該地區(qū)的地球動力學(xué)機制提供重要的數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。全面闡明熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制，明確Cu的來源、遷移和富集過程，填補該領(lǐng)域在微觀層面研究的不足，完善熱液成礦理論。建立巖漿巖地球化學(xué)特征與熱液活動中Cu物質(zhì)供給的耦合關(guān)系模型，為東馬努斯弧后盆地及其他類似弧后盆地的礦產(chǎn)資源勘探和開發(fā)提供科學(xué)指導(dǎo)，提高礦產(chǎn)資源勘探的效率和準確性，為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展提供有力的資源保障。1.4研究方法與技術(shù)路線本研究綜合運用多種研究方法，以確保研究的全面性和深入性，具體如下：野外調(diào)查：在東馬努斯弧后盆地開展詳細的野外地質(zhì)調(diào)查工作。利用海洋地質(zhì)調(diào)查船，如“科學(xué)號”考察船，對研究區(qū)域進行系統(tǒng)的地質(zhì)勘查。通過海底攝像、聲吶探測等手段，獲取研究區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造等信息，確定巖漿巖的出露位置和分布范圍。對巖漿巖進行系統(tǒng)采樣，采集具有代表性的樣品，包括不同巖石類型、不同地質(zhì)構(gòu)造部位的樣品，確保樣品能夠全面反映該地區(qū)巖漿巖的特征。記錄樣品的采集位置、地質(zhì)背景等詳細信息，為后續(xù)的室內(nèi)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。地球化學(xué)分析：運用先進的分析儀器和技術(shù)，對采集的巖漿巖樣品進行地球化學(xué)分析。使用X射線熒光光譜儀（XRF）分析巖漿巖的主量元素含量，確定巖石的基本化學(xué)成分，如SiO?、Al?O?、Fe?O?、MgO、CaO等的含量，以此來判斷巖石類型和巖石的演化趨勢。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定巖漿巖的微量元素含量，重點關(guān)注與Cu相關(guān)的元素，如Zn、Fe、Mn、Co等，分析這些元素與Cu之間的地球化學(xué)關(guān)系，探討它們在巖漿演化過程中的行為和相互作用。利用同位素分析技術(shù)，對巖漿巖的鋰、釹、鉛等同位素組成進行分析。例如，通過鋰同位素分析，了解巖漿源區(qū)地幔和地殼物質(zhì)的混合比例；釹同位素分析則有助于揭示巖漿源區(qū)的性質(zhì)和地幔的富集程度。這些同位素信息能夠為巖漿的起源和演化提供重要線索。熱液活動研究：結(jié)合熱液活動的相關(guān)數(shù)據(jù)，深入研究熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制。利用深海探測設(shè)備，如無人潛水器（AUV）和載人潛水器，對熱液區(qū)進行實地探測，獲取熱液流體的溫度、酸堿度、氧化還原電位等物理化學(xué)參數(shù)。采集熱液流體樣品和熱液沉淀物樣品，分析其中Cu及其他元素的含量和存在形式，確定熱液中Cu的初始濃度和遷移過程中的變化情況。研究熱液與圍巖的相互作用，通過分析圍巖的蝕變特征和元素遷移情況，了解熱液在與圍巖反應(yīng)過程中Cu的物質(zhì)交換和富集機制。數(shù)據(jù)分析與模擬：對獲取的地球化學(xué)數(shù)據(jù)和熱液活動數(shù)據(jù)進行綜合分析，運用統(tǒng)計學(xué)方法和地球化學(xué)模型，揭示巖漿巖地球化學(xué)特征與熱液活動中Cu物質(zhì)供給之間的內(nèi)在聯(lián)系。利用數(shù)值模擬方法，如熱力學(xué)模擬和流體動力學(xué)模擬，模擬熱液活動過程中Cu的遷移和富集過程，探討不同物理化學(xué)條件對Cu物質(zhì)供給機制的影響。通過建立數(shù)學(xué)模型，定量描述巖漿巖地球化學(xué)特征對熱液活動中Cu物質(zhì)供給的貢獻，為預(yù)測熱液活動中Cu的富集區(qū)域和礦產(chǎn)資源潛力提供理論支持。技術(shù)路線方面，本研究首先通過廣泛的文獻調(diào)研，全面了解東馬努斯弧后盆地的區(qū)域地質(zhì)背景、前人研究成果以及存在的問題，從而明確研究目標和內(nèi)容。隨后，開展野外地質(zhì)調(diào)查，運用海洋地質(zhì)調(diào)查船和相關(guān)探測設(shè)備，對研究區(qū)域進行系統(tǒng)勘查，獲取巖漿巖樣品和熱液活動相關(guān)數(shù)據(jù)。在室內(nèi)，利用先進的分析儀器對樣品進行地球化學(xué)分析，得到主量元素、微量元素和同位素等數(shù)據(jù)。接著，對地球化學(xué)數(shù)據(jù)和熱液活動數(shù)據(jù)進行綜合分析，運用統(tǒng)計學(xué)方法、地球化學(xué)模型和數(shù)值模擬等手段，深入研究巖漿巖地球化學(xué)特征及其對熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制。最后，根據(jù)研究結(jié)果，建立兩者之間的耦合關(guān)系模型，并對研究成果進行總結(jié)和討論，為東馬努斯弧后盆地的礦產(chǎn)資源勘探和開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。二、區(qū)域地質(zhì)背景2.1地理位置與地質(zhì)構(gòu)造東馬努斯弧后盆地位于西南太平洋俾斯麥海東部，處于新幾內(nèi)亞島和新愛爾蘭島之間，其地理坐標大致為東經(jīng)149°-153°，南緯2°-5°。該盆地呈近東西向展布，是馬努斯海盆的重要組成部分。馬努斯海盆北側(cè)為不活動的馬努斯海溝，南側(cè)為活動的新不列顛海溝，這種特殊的構(gòu)造位置使其受到多種地質(zhì)作用的強烈影響。從板塊構(gòu)造角度來看，東馬努斯弧后盆地位于太平洋板塊、澳大利亞板塊和菲律賓海板塊的匯聚邊界附近。在漫長的地質(zhì)歷史時期，該區(qū)域經(jīng)歷了復(fù)雜的板塊運動和構(gòu)造演化過程。約40Ma以來，馬努斯海盆的基底記錄了漸新世以來復(fù)雜的俯沖過程。在10Ma以前，海盆北部的太平洋板塊沿馬努斯海溝向南俯沖，這一俯沖作用導(dǎo)致了大量的地殼物質(zhì)被帶入地幔深處，同時也引發(fā)了地幔物質(zhì)的部分熔融，為巖漿活動提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。大約在10Ma時，新愛爾蘭島與翁通爪哇洋底高原發(fā)生碰撞，這一重大地質(zhì)事件造成了俯沖方向的倒轉(zhuǎn)，所羅門海板塊開始沿新不列顛海溝向北俯沖。由于所羅門板塊年齡相對年輕（24-44Ma），巖石圈相對較熱，但其可能包含較少的遠洋沉積物，這使得其俯沖過程與之前的太平洋板塊俯沖有所不同，進一步影響了該地區(qū)的巖漿活動和地質(zhì)構(gòu)造演化。自4Ma以來，俾斯麥海逐漸打開，沿馬努斯擴張轉(zhuǎn)換帶（ManusExtensionalTransformZone，ETZ）和馬努斯擴張中心（ManusSpreadingCenter，MSC）發(fā)生了強烈的擴張作用。這種擴張作用導(dǎo)致地殼變薄，地幔物質(zhì)上涌，形成了一系列的火山巖和巖漿巖。2-3Ma以來，東馬努斯盆地沿MSC進行了更為復(fù)雜的擴張，在海盆中形成了Willaumez、Djaul、Weitin等左旋轉(zhuǎn)換斷層。這些斷層的存在不僅改變了地殼的應(yīng)力狀態(tài)，還控制了巖漿的上升通道和熱液活動的分布。0.78Ma以后，該地區(qū)開始抬升并產(chǎn)生了更為顯著的海底擴張，進一步塑造了東馬努斯弧后盆地現(xiàn)今的地質(zhì)構(gòu)造格局。東馬努斯弧后盆地的地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，發(fā)育有多種類型的構(gòu)造單元。海盆中部有一條近東西向展布的、被轉(zhuǎn)換斷層錯斷的伸展擴張帶，該擴張帶分布著馬努斯擴張轉(zhuǎn)換帶（ETZ）、馬努斯擴張中心（MSC）、南部海脊（SouthRidge，SR）和東南海脊（SoutheastRidge，SER）等重要構(gòu)造單元。這些構(gòu)造單元的形成與板塊的相互作用、地幔物質(zhì)的上涌以及地殼的伸展密切相關(guān)。在擴張帶內(nèi)，由于地殼的拉伸和破裂，形成了眾多的斷裂和裂隙，這些斷裂和裂隙為巖漿的上升和熱液的循環(huán)提供了良好的通道。東馬努斯弧后盆地還分布著一系列的海山和海丘，這些海山和海丘是巖漿活動的產(chǎn)物。它們的形成與地幔柱活動、板塊運動以及局部的構(gòu)造應(yīng)力場變化有關(guān)。在海山和海丘的周圍，常常發(fā)育有熱液活動區(qū)，如著名的PACMANUS、DESMOS和SusuKnolls等熱液區(qū)。這些熱液區(qū)不僅是研究熱液活動和礦產(chǎn)資源形成的重要場所，也是揭示地球深部物質(zhì)和能量交換過程的關(guān)鍵窗口。東馬努斯弧后盆地獨特的地理位置和復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，使其成為研究板塊構(gòu)造、巖漿活動和熱液成礦作用的理想?yún)^(qū)域。通過對該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的深入研究，能夠更好地理解地球內(nèi)部的動力學(xué)過程以及礦產(chǎn)資源的形成機制。2.2巖漿活動歷史東馬努斯弧后盆地的巖漿活動歷史悠久且復(fù)雜，與該地區(qū)的板塊運動和地質(zhì)構(gòu)造演化密切相關(guān)。在約40Ma以前，該區(qū)域就已經(jīng)開始了早期的巖漿活動，這一時期的巖漿活動主要受到太平洋板塊向南俯沖的影響。太平洋板塊的俯沖導(dǎo)致地幔物質(zhì)的部分熔融，形成了一系列的巖漿巖。這些早期形成的巖漿巖主要分布在盆地的北部和東部邊緣地區(qū)，它們記錄了該地區(qū)最初的地質(zhì)演化信息。在10Ma以前，太平洋板塊沿馬努斯海溝持續(xù)向南俯沖，這一過程使得大量的地殼物質(zhì)被帶入地幔深處，引發(fā)了更為強烈的地幔部分熔融。此時的巖漿活動主要以基性巖漿的噴發(fā)和侵入為主，形成了大面積的玄武巖和輝長巖等基性巖漿巖。這些基性巖漿巖具有典型的島弧巖漿巖地球化學(xué)特征，如高的MgO含量、明顯的Nb、Ta虧損以及相對富集的大離子親石元素（LILE）等。它們的形成與俯沖帶中脫水作用導(dǎo)致的地幔楔部分熔融有關(guān)，俯沖板片釋放出的流體攜帶了大量的微量元素和揮發(fā)分，加入到地幔楔中，改變了地幔楔的化學(xué)成分和物理性質(zhì)，促使其發(fā)生部分熔融，形成了具有特定地球化學(xué)特征的基性巖漿。大約在10Ma時，新愛爾蘭島與翁通爪哇洋底高原發(fā)生碰撞，這一重大地質(zhì)事件造成了俯沖方向的倒轉(zhuǎn)，所羅門海板塊開始沿新不列顛海溝向北俯沖。俯沖方向的改變對巖漿活動產(chǎn)生了深遠影響，使得巖漿的源區(qū)和形成機制發(fā)生了顯著變化。由于所羅門板塊年齡相對年輕（24-44Ma），巖石圈相對較熱，但其可能包含較少的遠洋沉積物，這使得其俯沖過程中釋放的流體成分和數(shù)量與之前太平洋板塊俯沖時有所不同，進而影響了巖漿的成分和性質(zhì)。在這一時期，巖漿活動不僅有基性巖漿的噴發(fā)，還出現(xiàn)了中性和酸性巖漿的活動，形成了安山巖、英安巖和流紋巖等中酸性巖漿巖。這些中酸性巖漿巖的形成可能與俯沖板片的部分熔融、地幔楔與俯沖沉積物的混合以及巖漿的結(jié)晶分異作用等多種因素有關(guān)。自4Ma以來，俾斯麥海逐漸打開，沿馬努斯擴張轉(zhuǎn)換帶（ETZ）和馬努斯擴張中心（MSC）發(fā)生了強烈的擴張作用。這種擴張作用導(dǎo)致地殼變薄，地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了新一輪的巖漿活動。在擴張帶內(nèi)，巖漿活動以基性巖漿的噴發(fā)為主，形成了大量的海底玄武巖。這些玄武巖具有典型的洋中脊玄武巖（MORB）和弧后盆地玄武巖（BABB）的地球化學(xué)特征，它們的形成與地幔物質(zhì)在減壓條件下的部分熔融有關(guān)。在擴張過程中，地幔物質(zhì)沿著地殼的薄弱地帶上升，由于壓力的降低，地幔物質(zhì)發(fā)生部分熔融，形成了基性巖漿，這些巖漿噴發(fā)至海底，冷卻凝固后形成了玄武巖。2-3Ma以來，東馬努斯盆地沿MSC進行了更為復(fù)雜的擴張，在海盆中形成了Willaumez、Djaul、Weitin等左旋轉(zhuǎn)換斷層。這些斷層的存在不僅改變了地殼的應(yīng)力狀態(tài)，還控制了巖漿的上升通道和熱液活動的分布。在斷層附近，巖漿活動更為活躍，形成了一系列的火山巖和侵入巖。這些巖石的地球化學(xué)特征顯示出它們受到了斷層活動和地幔物質(zhì)上涌的雙重影響，具有獨特的元素和同位素組成。0.78Ma以后，該地區(qū)開始抬升并產(chǎn)生了更為顯著的海底擴張，進一步塑造了東馬努斯弧后盆地現(xiàn)今的地質(zhì)構(gòu)造格局。在這一時期，巖漿活動持續(xù)進行，形成了不同類型的巖漿巖，包括基性、中性和酸性巖漿巖。這些巖漿巖在空間上的分布與區(qū)域構(gòu)造密切相關(guān)，在擴張中心和轉(zhuǎn)換斷層附近，主要以基性巖漿巖為主；而在遠離這些構(gòu)造單元的地區(qū)，則有較多的中酸性巖漿巖分布。東馬努斯弧后盆地的巖漿活動歷史反映了該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，不同時期的巖漿活動形成了具有不同地球化學(xué)特征的巖漿巖，這些巖漿巖不僅記錄了地球內(nèi)部的動力學(xué)過程，還為研究熱液活動和礦產(chǎn)資源的形成提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。2.3熱液活動概況東馬努斯弧后盆地的熱液活動極為活躍，形成了多個熱液區(qū)，其中以PACMANUS、DESMOS和SusuKnolls等熱液區(qū)最為著名。這些熱液區(qū)主要分布在海盆中部的伸展擴張帶以及海山和海丘周圍，與該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖漿活動密切相關(guān)。在熱液噴口分布方面，東馬努斯弧后盆地的熱液噴口數(shù)量眾多，分布廣泛。在PACMANUS熱液區(qū)，熱液噴口主要集中在一些海底火山口和斷裂帶附近，這些區(qū)域的巖石破碎，裂隙發(fā)育，為熱液的上升提供了良好的通道。熱液噴口的形態(tài)多樣，有的呈煙囪狀，有的呈丘狀，煙囪狀的熱液噴口通常是由于熱液在噴出過程中，其中的礦物質(zhì)迅速沉淀，在噴口周圍堆積形成的，而丘狀噴口則是熱液在相對較緩的地形上噴出，礦物質(zhì)逐漸堆積而成。熱液噴口的分布與地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)，在斷裂帶和火山口附近，由于巖石的滲透性較好，熱液更容易上升到海底，從而形成熱液噴口。熱液流體的溫度、酸堿度和氧化還原電位等物理化學(xué)參數(shù)是反映熱液活動特征的重要指標。東馬努斯弧后盆地?zé)嵋毫黧w的溫度普遍較高，一般在200-400℃之間，部分熱液噴口的溫度甚至可以超過400℃。如此高的溫度是由于熱液活動受到巖漿活動的強烈影響，巖漿的侵入和噴發(fā)為熱液提供了充足的熱量，使得海水在巖石中循環(huán)加熱，形成高溫?zé)嵋?。熱液流體的酸堿度（pH值）通常呈酸性，pH值一般在2-5之間，這種酸性環(huán)境有利于金屬元素的溶解和遷移。在熱液上升過程中，熱液與周圍巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，溶解了巖石中的金屬元素，同時也改變了熱液的酸堿度。熱液流體的氧化還原電位（Eh）較低，表明其處于還原環(huán)境，這與熱液中富含的硫化氫等還原性物質(zhì)有關(guān)，在這種還原環(huán)境下，金屬元素更容易以低價態(tài)存在，有利于形成硫化物礦床。熱液活動與巖漿活動之間存在著密切的關(guān)聯(lián)。巖漿活動為熱液活動提供了重要的熱源和物質(zhì)來源。在東馬努斯弧后盆地，巖漿活動頻繁，巖漿在上升過程中釋放出大量的熱量，這些熱量使得海水在巖石中循環(huán)，形成熱液。巖漿還為熱液提供了豐富的金屬元素，如銅（Cu）、鋅（Zn）、鉛（Pb）、鐵（Fe）等。這些金屬元素在巖漿冷凝結(jié)晶過程中，部分進入熱液流體，隨著熱液的上升和運移，在合適的條件下沉淀富集，形成多金屬硫化物礦床。熱液活動也會對巖漿活動產(chǎn)生一定的影響，熱液在巖石中循環(huán)時，會改變巖石的物理化學(xué)性質(zhì)，如巖石的滲透率和孔隙度等，從而影響巖漿的上升和噴發(fā)。熱液中的某些成分還可能參與巖漿的演化過程，改變巖漿的成分和性質(zhì)。東馬努斯弧后盆地的熱液活動具有獨特的分布和特征，與巖漿活動相互關(guān)聯(lián)，共同塑造了該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，對研究熱液成礦作用和地球深部物質(zhì)循環(huán)具有重要意義。三、巖漿巖地球化學(xué)特征3.1巖石類型與分布3.1.1主要巖石類型東馬努斯弧后盆地的巖漿巖類型豐富多樣，主要包括基性巖、中性巖和酸性巖。這些不同類型的巖漿巖在礦物組成和結(jié)構(gòu)特征上各具特點，反映了其形成過程中的不同物理化學(xué)條件和地質(zhì)背景。基性巖在該地區(qū)巖漿巖中占有重要比例，主要巖石類型為玄武巖和輝長巖。玄武巖是一種噴出巖，通常呈黑色或灰黑色，具有細粒至隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，部分玄武巖還可見氣孔構(gòu)造和杏仁構(gòu)造。其主要礦物組成包括基性斜長石和輝石，基性斜長石常呈板狀或柱狀，在巖石中相互交織或呈定向排列，輝石則以單斜輝石和斜方輝石為主，呈短柱狀或粒狀分布于基性斜長石之間。在一些玄武巖中，還可見到橄欖石等礦物的殘余，橄欖石常呈粒狀，因受熔蝕作用而呈渾圓狀。輝長巖是一種侵入巖，具有粗粒結(jié)構(gòu)，主要礦物為基性斜長石和輝石，與玄武巖的礦物組成相似，但結(jié)晶程度更高，礦物顆粒更大且邊界清晰。輝長巖中的基性斜長石和輝石常呈等粒狀相互鑲嵌，構(gòu)成典型的輝長結(jié)構(gòu)。中性巖主要以安山巖為代表，安山巖是一種中酸性的噴出巖，顏色多為灰綠色或紫紅色。其結(jié)構(gòu)主要為斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶礦物主要有斜長石、角閃石和黑云母等，基質(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)。斜長石斑晶常呈板狀，具有明顯的聚片雙晶，角閃石斑晶呈長柱狀，多色性明顯，黑云母斑晶則呈片狀，具有一組極完全解理。在基質(zhì)中，還可見到一些細小的礦物顆粒和玻璃質(zhì)，玻璃質(zhì)的存在表明巖漿在噴出地表時快速冷凝，來不及完全結(jié)晶。酸性巖主要包括流紋巖和花崗巖。流紋巖是一種酸性噴出巖，通常呈灰白色或肉紅色，具有流紋構(gòu)造，這是由于巖漿在流動過程中，不同成分的物質(zhì)呈條帶狀分布，冷凝后形成流紋。流紋巖的結(jié)構(gòu)多為斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶礦物主要為石英和堿性長石，石英斑晶常呈六方柱狀，表面光滑，堿性長石斑晶則以正長石和微斜長石為主，呈板狀或短柱狀?；|(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)，其中還可見到一些細小的石英和長石微晶?；◢弾r是一種酸性侵入巖，具有中粗粒結(jié)構(gòu)，主要礦物有石英、堿性長石和云母等。石英在花崗巖中含量較高，呈他形粒狀，充填于其他礦物顆粒之間，堿性長石主要為正長石和微斜長石，常呈板狀或柱狀，云母則以黑云母和白云母為主，呈片狀分布?；◢弾r中的礦物結(jié)晶程度良好，相互鑲嵌緊密，構(gòu)成典型的花崗結(jié)構(gòu)。這些不同類型的巖漿巖在東馬努斯弧后盆地的形成與該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和巖漿活動密切相關(guān)?；詭r的形成通常與地幔物質(zhì)的部分熔融和上涌有關(guān)，在板塊俯沖和擴張等構(gòu)造作用下，地幔物質(zhì)減壓熔融，形成基性巖漿，噴發(fā)或侵入到地殼中形成玄武巖和輝長巖。中性巖的形成可能與基性巖漿的結(jié)晶分異、地殼物質(zhì)的混染以及俯沖帶流體的加入等多種因素有關(guān)，使得巖漿的成分發(fā)生改變，形成安山巖。酸性巖的形成則可能涉及到更復(fù)雜的過程，如地殼物質(zhì)的部分熔融、巖漿的高度演化以及不同巖漿之間的混合等，從而形成流紋巖和花崗巖。3.1.2空間分布規(guī)律東馬努斯弧后盆地不同類型巖漿巖的空間分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種分布規(guī)律與該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)?；詭r主要分布在盆地的邊緣地區(qū)以及海盆中部的伸展擴張帶，如馬努斯擴張轉(zhuǎn)換帶（ETZ）、馬努斯擴張中心（MSC）等區(qū)域。在盆地邊緣，基性巖的分布與板塊俯沖和碰撞作用有關(guān)。在板塊俯沖過程中，俯沖板片釋放出的流體促使地幔楔發(fā)生部分熔融，形成基性巖漿，這些巖漿沿著板塊邊界的薄弱地帶上升，噴發(fā)或侵入到地殼中，從而在盆地邊緣形成基性巖。在海盆中部的伸展擴張帶，由于地殼的拉伸和變薄，地幔物質(zhì)上涌，減壓熔融形成基性巖漿，這些巖漿噴發(fā)至海底，形成大面積的玄武巖。例如，在馬努斯擴張中心，基性巖的分布呈現(xiàn)出明顯的條帶狀，與擴張中心的構(gòu)造走向一致，這表明基性巖的形成和分布受到了擴張中心構(gòu)造活動的控制。中性巖在盆地內(nèi)的分布相對較為廣泛，但在靠近海山和海丘的區(qū)域以及部分斷裂帶附近更為集中。海山和海丘通常是巖漿活動的中心，在這些區(qū)域，巖漿活動不僅有基性巖漿的噴發(fā)，還伴隨著中性巖漿的活動。由于海山和海丘的特殊構(gòu)造環(huán)境，使得巖漿在上升過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的物理化學(xué)變化，如結(jié)晶分異、地殼物質(zhì)混染等，從而導(dǎo)致巖漿成分發(fā)生改變，形成中性巖。斷裂帶作為地殼的薄弱部位，為巖漿的上升提供了通道，中性巖漿沿著斷裂帶上升并侵入或噴發(fā)，在斷裂帶附近形成中性巖。例如，在一些海山周圍，安山巖呈環(huán)狀或半環(huán)狀分布，圍繞著海山中心，這與海山的巖漿活動和構(gòu)造演化密切相關(guān)。酸性巖主要分布在盆地中心相對穩(wěn)定的區(qū)域以及一些大型火山構(gòu)造的核心部位。在盆地中心，由于地殼相對較厚，巖漿在上升過程中經(jīng)歷了長時間的演化和分異，使得巖漿中的硅鋁質(zhì)成分逐漸富集，形成酸性巖漿，這些酸性巖漿在合適的條件下侵入地殼，形成花崗巖等酸性侵入巖。在大型火山構(gòu)造的核心部位，酸性巖的形成可能與火山活動的晚期階段有關(guān)，隨著火山活動的進行，巖漿中的揮發(fā)分逐漸減少，巖漿的粘性增大，使得巖漿的上升速度減慢，在火山構(gòu)造的核心部位聚集并冷凝結(jié)晶，形成流紋巖等酸性噴出巖。例如，在某大型火山構(gòu)造中，流紋巖主要出現(xiàn)在火山口附近的核心區(qū)域，其周圍則被中性巖和基性巖環(huán)繞，這種分布特征反映了火山活動從早期的基性巖漿噴發(fā)逐漸向晚期的酸性巖漿噴發(fā)轉(zhuǎn)變的過程。東馬努斯弧后盆地巖漿巖的空間分布規(guī)律是地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動和地殼演化等多種因素共同作用的結(jié)果，通過研究巖漿巖的分布規(guī)律，可以更好地理解該地區(qū)的地質(zhì)演化歷史和地球動力學(xué)過程。3.2地球化學(xué)成分分析3.2.1主量元素特征對東馬努斯弧后盆地巖漿巖的主量元素分析結(jié)果顯示，不同類型巖漿巖的主量元素含量存在顯著差異?；詭r中，SiO?含量通常在45%-52%之間，屬于基性巖的典型范圍。例如，玄武巖的SiO?含量平均約為48%，表明其具有較高的鎂鐵質(zhì)成分。較高的MgO含量（一般在6%-12%），這與基性巖中大量的橄欖石和輝石等鎂鐵礦物的存在密切相關(guān)，這些礦物在基性巖的結(jié)晶過程中起到了重要作用。Al?O?含量相對穩(wěn)定，一般在15%-18%之間，其在巖石中主要以鋁硅酸鹽礦物的形式存在，如基性斜長石等。Fe?O?（包括FeO）的含量較高，可達10%-15%，這使得基性巖具有相對較高的密度和磁性，反映了其深部來源的特征。中性巖的SiO?含量明顯高于基性巖，通常在53%-66%之間。安山巖的SiO?含量平均約為58%，顯示出其巖漿成分在演化過程中向酸性方向發(fā)展。MgO含量則顯著降低，一般在3%-6%之間，這是由于隨著巖漿的演化，鎂鐵礦物逐漸結(jié)晶析出，導(dǎo)致巖漿中MgO含量減少。Al?O?含量相對穩(wěn)定，在16%-19%之間，與基性巖中的含量相近，但在礦物組成上，中性巖中的鋁硅酸鹽礦物可能有所不同，如出現(xiàn)更多的角閃石等。Fe?O?（包括FeO）含量也有所降低，一般在8%-12%之間，反映了巖漿在演化過程中氧化還原狀態(tài)的變化以及礦物結(jié)晶分異對鐵元素的影響。酸性巖的SiO?含量最高，通常大于66%。流紋巖的SiO?含量平均約為72%，這是酸性巖的典型特征，表明其巖漿在演化過程中經(jīng)歷了高度的分異作用，硅鋁質(zhì)成分大量富集。MgO和Fe?O?（包括FeO）含量極低，MgO一般小于2%，F(xiàn)e?O?（包括FeO）小于6%，這是因為在酸性巖漿的形成過程中，鎂鐵礦物幾乎完全結(jié)晶析出，使得巖漿中鎂鐵元素的含量大幅降低。Al?O?含量相對較高，在13%-16%之間，主要以鉀長石、鈉長石和石英等礦物中的鋁硅酸鹽形式存在。通過對主量元素的進一步分析，可以發(fā)現(xiàn)一些元素之間存在著明顯的相關(guān)性。在基性巖中，MgO與Fe?O?（包括FeO）呈現(xiàn)出良好的正相關(guān)關(guān)系。這是因為在基性巖漿的結(jié)晶過程中，橄欖石和輝石等鎂鐵礦物同時結(jié)晶析出，導(dǎo)致MgO和Fe?O?（包括FeO）含量同步變化。這種相關(guān)性反映了基性巖的巖漿起源和結(jié)晶分異過程，暗示了基性巖漿主要來源于地幔物質(zhì)的部分熔融，且在上升和結(jié)晶過程中經(jīng)歷了相對簡單的物理化學(xué)變化。在中性巖和酸性巖中，SiO?與其他主量元素的相關(guān)性則更為復(fù)雜。SiO?與MgO、Fe?O?（包括FeO）呈現(xiàn)出明顯的負相關(guān)關(guān)系。隨著SiO?含量的增加，MgO和Fe?O?（包括FeO）含量逐漸降低，這是由于在巖漿演化過程中，隨著硅鋁質(zhì)成分的富集，鎂鐵礦物逐漸結(jié)晶析出，從而導(dǎo)致MgO和Fe?O?（包括FeO）含量減少。SiO?與Al?O?之間的關(guān)系相對較為穩(wěn)定，在一定程度上呈現(xiàn)出弱正相關(guān)關(guān)系。這表明在巖漿演化過程中，雖然硅鋁質(zhì)成分都在發(fā)生變化，但鋁元素的行為相對較為穩(wěn)定，其在不同類型巖漿巖中的含量變化主要受礦物組成和結(jié)晶分異過程的影響。主量元素的這些特征和相關(guān)性對于研究巖漿巖的成因和演化具有重要的指示意義?；詭r中較高的MgO和Fe?O?（包括FeO）含量以及它們之間的正相關(guān)關(guān)系，表明其巖漿主要來源于地幔物質(zhì)的部分熔融，且在結(jié)晶過程中受地幔源區(qū)性質(zhì)和結(jié)晶分異作用的控制。中性巖和酸性巖中SiO?與其他主量元素的相關(guān)性則反映了巖漿在演化過程中的結(jié)晶分異、地殼物質(zhì)混染等復(fù)雜過程。通過對主量元素的研究，可以初步推斷東馬努斯弧后盆地巖漿巖的形成與板塊俯沖、地幔上涌以及地殼物質(zhì)的相互作用密切相關(guān)，不同類型巖漿巖的主量元素特征是這些地質(zhì)作用綜合影響的結(jié)果。3.2.2微量元素特征東馬努斯弧后盆地巖漿巖的微量元素特征對于揭示巖漿的起源、演化以及熱液活動中金屬元素的來源和遷移具有重要意義。在微量元素分析中，重點關(guān)注了稀土元素（REE）以及一些與熱液活動密切相關(guān)的微量元素，如Cu、Zn、Pb、Mo等。稀土元素在巖漿巖中的分布特征可以反映巖漿的源區(qū)性質(zhì)和演化過程。東馬努斯弧后盆地巖漿巖的稀土元素總量（ΣREE）在不同類型巖漿巖中存在一定差異。基性巖的ΣREE相對較低，一般在50-100μg/g之間。輕稀土元素（LREE）相對富集，重稀土元素（HREE）相對虧損，表現(xiàn)出明顯的輕稀土富集型配分模式，(La/Yb)N比值通常在5-10之間。這種配分模式表明基性巖的巖漿源區(qū)可能受到俯沖帶流體的影響，俯沖帶流體攜帶了大量的輕稀土元素進入地幔楔，使得地幔楔部分熔融形成的基性巖漿具有輕稀土富集的特征。中性巖的ΣREE相對較高，一般在100-200μg/g之間。其稀土元素配分模式與基性巖相似，但(La/Yb)N比值略有降低，通常在3-7之間。這可能是由于中性巖在巖漿演化過程中經(jīng)歷了一定程度的結(jié)晶分異作用，使得輕稀土元素在巖漿中的相對含量有所減少。中性巖可能還受到了地殼物質(zhì)混染的影響，地殼物質(zhì)中相對較低的(La/Yb)N比值對中性巖的稀土元素配分模式產(chǎn)生了一定的改變。酸性巖的ΣREE最高，一般大于200μg/g。輕稀土元素高度富集，重稀土元素極度虧損，(La/Yb)N比值通常大于10。酸性巖的這種稀土元素配分模式表明其巖漿在演化過程中經(jīng)歷了高度的分異作用，輕稀土元素在巖漿中進一步富集，而重稀土元素則大量進入早期結(jié)晶的礦物相中。酸性巖可能還受到了地殼物質(zhì)的強烈混染，地殼物質(zhì)中高度富集的輕稀土元素使得酸性巖的輕稀土元素含量大幅增加。除了稀土元素，一些與熱液活動密切相關(guān)的微量元素在巖漿巖中的含量和分布也具有重要意義。Cu元素在基性巖中的含量相對較高，一般在50-100μg/g之間。這是因為基性巖的巖漿源區(qū)主要來自地幔，地幔中含有一定量的Cu元素，在基性巖漿的形成和演化過程中，Cu元素得以保留在巖石中。在中性巖和酸性巖中，Cu元素的含量相對較低，一般在10-50μg/g之間。這可能是由于在巖漿演化過程中，Cu元素隨著其他親銅元素一起進入了熱液流體中，導(dǎo)致巖石中Cu元素含量減少。Zn、Pb、Mo等元素在巖漿巖中的含量和分布也與熱液活動密切相關(guān)。Zn元素在基性巖中的含量一般在80-150μg/g之間，在中性巖和酸性巖中略有降低。Pb元素在基性巖中的含量較低，一般在5-10μg/g之間，而在中性巖和酸性巖中含量有所增加，一般在10-20μg/g之間。Mo元素在巖漿巖中的含量普遍較低，但在與熱液活動相關(guān)的巖石中可能會出現(xiàn)富集現(xiàn)象。這些元素在不同類型巖漿巖中的含量變化，反映了它們在巖漿演化和熱液活動過程中的不同行為。在巖漿演化過程中，這些元素可能會隨著熱液流體的形成和遷移而發(fā)生重新分配。在熱液活動中，熱液流體與巖漿巖發(fā)生相互作用，使得巖漿巖中的這些元素被溶解并帶入熱液流體中，隨著熱液流體的運移，在合適的條件下沉淀富集，形成熱液礦床。通過對微量元素的研究，可以進一步了解東馬努斯弧后盆地巖漿巖的成因和演化過程，以及熱液活動中金屬元素的來源和遷移機制。稀土元素的分布特征為巖漿的源區(qū)性質(zhì)和演化過程提供了重要線索，而與熱液活動密切相關(guān)的微量元素則為研究熱液活動中Cu等金屬元素的物質(zhì)供給提供了關(guān)鍵信息。3.2.3同位素特征同位素分析是研究巖漿巖成因和演化的重要手段，通過對東馬努斯弧后盆地巖漿巖鋰-釹等同位素特征的分析，可以推斷巖漿源區(qū)的組成和演化過程。鋰同位素（Li）在巖漿巖中的組成特征對于揭示巖漿源區(qū)地幔和地殼物質(zhì)的混合比例具有重要指示意義。東馬努斯弧后盆地巖漿巖的鋰同位素組成表現(xiàn)出一定的變化范圍，δ?Li值在不同類型巖漿巖中有所差異。基性巖的δ?Li值一般在2.0‰-4.0‰之間。這一范圍表明基性巖的巖漿源區(qū)主要來自地幔，且地幔物質(zhì)的鋰同位素組成相對穩(wěn)定。地幔中的鋰主要以鋰云母、鋰輝石等礦物形式存在，在部分熔融過程中，鋰元素進入巖漿，其同位素組成基本保持地幔源區(qū)的特征。中性巖的δ?Li值變化范圍相對較大，在3.0‰-6.0‰之間。這種較大的變化范圍暗示中性巖的巖漿源區(qū)可能受到了地殼物質(zhì)混染的影響。地殼物質(zhì)中的鋰同位素組成與地幔有所不同，當?shù)貧の镔|(zhì)混入巖漿源區(qū)時，會導(dǎo)致巖漿的鋰同位素組成發(fā)生改變?；烊境潭鹊牟煌沟弥行詭r的δ?Li值呈現(xiàn)出較大的變化范圍。酸性巖的δ?Li值普遍較高，一般在5.0‰-8.0‰之間。這表明酸性巖在巖漿演化過程中受到了強烈的地殼物質(zhì)混染。酸性巖通常是巖漿高度演化的產(chǎn)物，在其形成過程中，大量的地殼物質(zhì)參與其中，導(dǎo)致鋰同位素組成向地殼物質(zhì)的方向偏移。較高的δ?Li值還可能與巖漿演化過程中的鋰元素分異作用有關(guān)，在巖漿結(jié)晶分異過程中，鋰同位素可能發(fā)生分餾，使得晚期形成的酸性巖漿中δ?Li值升高。釹同位素（Nd）同樣是研究巖石成因和巖漿源區(qū)組成的重要指標。東馬努斯弧后盆地巖漿巖的釹同位素組成以εNd(t)值來表示，其在不同類型巖漿巖中也呈現(xiàn)出一定的特征?；詭r的εNd(t)值一般在0-+5之間。正值表明基性巖的巖漿源區(qū)主要為虧損地幔，虧損地幔是指地幔中某些元素（如稀土元素）相對虧損的區(qū)域，其形成與地球早期的地幔分異作用有關(guān)。在東馬努斯弧后盆地，基性巖的形成與地幔物質(zhì)的上涌和部分熔融密切相關(guān)，其巖漿源區(qū)的虧損地幔特征反映了該地區(qū)深部地質(zhì)過程的特點。中性巖的εNd(t)值變化范圍相對較窄，在+2-+4之間。這一范圍表明中性巖的巖漿源區(qū)在以虧損地幔為主的基礎(chǔ)上，可能受到了少量富集地幔或地殼物質(zhì)的影響。富集地幔是指地幔中某些元素相對富集的區(qū)域，其形成可能與俯沖帶物質(zhì)的再循環(huán)等地質(zhì)過程有關(guān)。當?shù)蒯Ｎ镔|(zhì)在上升和部分熔融過程中，受到俯沖帶物質(zhì)或地殼物質(zhì)的混入，會導(dǎo)致巖漿源區(qū)的釹同位素組成發(fā)生一定的改變。酸性巖的εNd(t)值相對較低，一般在-2-+2之間。較低的εNd(t)值表明酸性巖的巖漿源區(qū)受到了大量地殼物質(zhì)的混染。地殼物質(zhì)的釹同位素組成與虧損地幔有明顯差異，當?shù)貧の镔|(zhì)大量混入巖漿源區(qū)時，會使巖漿的εNd(t)值降低。酸性巖在巖漿演化過程中，由于經(jīng)歷了長時間的分異和混染作用，使得其釹同位素組成更接近地殼物質(zhì)的特征。通過對鋰-釹等同位素特征的分析，可以推斷東馬努斯弧后盆地巖漿巖的巖漿源區(qū)組成和演化過程。鋰同位素指示了地幔和地殼物質(zhì)的混合比例，而釹同位素則反映了巖漿源區(qū)的性質(zhì)和地幔的富集程度。這些同位素特征為深入理解該地區(qū)巖漿巖的成因和地球動力學(xué)過程提供了重要的依據(jù)。3.3巖石成因與演化3.3.1巖漿源區(qū)探討基于對東馬努斯弧后盆地巖漿巖地球化學(xué)特征的深入分析，我們可以對其巖漿源區(qū)進行合理推測。鋰-釹等同位素特征為巖漿源區(qū)的研究提供了關(guān)鍵線索?；詭r的鋰同位素δ?Li值一般在2.0‰-4.0‰之間，這表明其巖漿源區(qū)主要來自地幔，且地幔物質(zhì)的鋰同位素組成相對穩(wěn)定。地幔中的鋰主要以鋰云母、鋰輝石等礦物形式存在，在部分熔融過程中，鋰元素進入巖漿，其同位素組成基本保持地幔源區(qū)的特征?；詭r的釹同位素εNd(t)值一般在0-+5之間，正值表明其巖漿源區(qū)主要為虧損地幔。虧損地幔是指地幔中某些元素（如稀土元素）相對虧損的區(qū)域，其形成與地球早期的地幔分異作用有關(guān)。在東馬努斯弧后盆地，基性巖的形成與地幔物質(zhì)的上涌和部分熔融密切相關(guān)，其巖漿源區(qū)的虧損地幔特征反映了該地區(qū)深部地質(zhì)過程的特點。中性巖的鋰同位素δ?Li值變化范圍相對較大，在3.0‰-6.0‰之間，這種較大的變化范圍暗示其中性巖的巖漿源區(qū)可能受到了地殼物質(zhì)混染的影響。地殼物質(zhì)中的鋰同位素組成與地幔有所不同，當?shù)貧の镔|(zhì)混入巖漿源區(qū)時，會導(dǎo)致巖漿的鋰同位素組成發(fā)生改變?；烊境潭鹊牟煌?，使得中性巖的δ?Li值呈現(xiàn)出較大的變化范圍。中性巖的釹同位素εNd(t)值變化范圍相對較窄，在+2-+4之間，這表明中性巖的巖漿源區(qū)在以虧損地幔為主的基礎(chǔ)上，可能受到了少量富集地?；虻貧の镔|(zhì)的影響。富集地幔是指地幔中某些元素相對富集的區(qū)域，其形成可能與俯沖帶物質(zhì)的再循環(huán)等地質(zhì)過程有關(guān)。當?shù)蒯Ｎ镔|(zhì)在上升和部分熔融過程中，受到俯沖帶物質(zhì)或地殼物質(zhì)的混入，會導(dǎo)致巖漿源區(qū)的釹同位素組成發(fā)生一定的改變。酸性巖的鋰同位素δ?Li值普遍較高，一般在5.0‰-8.0‰之間，這表明酸性巖在巖漿演化過程中受到了強烈的地殼物質(zhì)混染。酸性巖通常是巖漿高度演化的產(chǎn)物，在其形成過程中，大量的地殼物質(zhì)參與其中，導(dǎo)致鋰同位素組成向地殼物質(zhì)的方向偏移。較高的δ?Li值還可能與巖漿演化過程中的鋰元素分異作用有關(guān)，在巖漿結(jié)晶分異過程中，鋰同位素可能發(fā)生分餾，使得晚期形成的酸性巖漿中δ?Li值升高。酸性巖的釹同位素εNd(t)值相對較低，一般在-2-+2之間，較低的εNd(t)值表明酸性巖的巖漿源區(qū)受到了大量地殼物質(zhì)的混染。地殼物質(zhì)的釹同位素組成與虧損地幔有明顯差異，當?shù)貧の镔|(zhì)大量混入巖漿源區(qū)時，會使巖漿的εNd(t)值降低。酸性巖在巖漿演化過程中，由于經(jīng)歷了長時間的分異和混染作用，使得其釹同位素組成更接近地殼物質(zhì)的特征。微量元素特征也為巖漿源區(qū)的探討提供了重要依據(jù)。稀土元素在巖漿巖中的分布特征可以反映巖漿的源區(qū)性質(zhì)和演化過程?；詭r的稀土元素總量（ΣREE）相對較低，一般在50-100μg/g之間，輕稀土元素（LREE）相對富集，重稀土元素（HREE）相對虧損，表現(xiàn)出明顯的輕稀土富集型配分模式，(La/Yb)N比值通常在5-10之間。這種配分模式表明基性巖的巖漿源區(qū)可能受到俯沖帶流體的影響，俯沖帶流體攜帶了大量的輕稀土元素進入地幔楔，使得地幔楔部分熔融形成的基性巖漿具有輕稀土富集的特征。中性巖的ΣREE相對較高，一般在100-200μg/g之間，其稀土元素配分模式與基性巖相似，但(La/Yb)N比值略有降低，通常在3-7之間。這可能是由于中性巖在巖漿演化過程中經(jīng)歷了一定程度的結(jié)晶分異作用，使得輕稀土元素在巖漿中的相對含量有所減少。中性巖可能還受到了地殼物質(zhì)混染的影響，地殼物質(zhì)中相對較低的(La/Yb)N比值對中性巖的稀土元素配分模式產(chǎn)生了一定的改變。酸性巖的ΣREE最高，一般大于200μg/g，輕稀土元素高度富集，重稀土元素極度虧損，(La/Yb)N比值通常大于10。酸性巖的這種稀土元素配分模式表明其巖漿在演化過程中經(jīng)歷了高度的分異作用，輕稀土元素在巖漿中進一步富集，而重稀土元素則大量進入早期結(jié)晶的礦物相中。酸性巖可能還受到了地殼物質(zhì)的強烈混染，地殼物質(zhì)中高度富集的輕稀土元素使得酸性巖的輕稀土元素含量大幅增加。綜合同位素和微量元素特征，可以推斷東馬努斯弧后盆地的巖漿源區(qū)主要包括地幔和地殼物質(zhì)?；詭r的巖漿源區(qū)主要為虧損地幔，受到俯沖帶流體的影響；中性巖的巖漿源區(qū)以虧損地幔為主，受到少量富集地?；虻貧の镔|(zhì)的混染；酸性巖的巖漿源區(qū)則受到大量地殼物質(zhì)的混染，且經(jīng)歷了高度的巖漿演化過程。這些巖漿源區(qū)的特征與該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和板塊運動密切相關(guān)，板塊俯沖、地幔上涌以及地殼物質(zhì)的相互作用共同塑造了東馬努斯弧后盆地巖漿巖的巖漿源區(qū)組成。3.3.2演化過程分析東馬努斯弧后盆地巖漿巖的演化過程受到多種因素的綜合影響，這些因素包括結(jié)晶分異作用、地殼物質(zhì)混染以及巖漿混合作用等，它們在巖漿上升和侵位過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，共同塑造了巖漿巖的地球化學(xué)特征。結(jié)晶分異作用是巖漿演化的重要機制之一。在巖漿上升和侵位過程中，隨著溫度和壓力的降低，巖漿中的礦物會按照一定的順序結(jié)晶析出，這一過程導(dǎo)致巖漿的化學(xué)成分發(fā)生改變。在基性巖漿的演化過程中，橄欖石和輝石等鎂鐵礦物首先結(jié)晶析出，使得巖漿中的MgO、FeO等含量逐漸降低，而SiO?等含量相對增加。這一過程可以從基性巖中主量元素的相關(guān)性得到印證，如MgO與Fe?O?（包括FeO）呈現(xiàn)出良好的正相關(guān)關(guān)系，隨著巖漿演化，MgO和Fe?O?（包括FeO）含量同步降低。隨著結(jié)晶分異作用的持續(xù)進行，巖漿逐漸向中性和酸性方向演化，形成中性巖和酸性巖。在中性巖中，由于早期結(jié)晶的鎂鐵礦物的分離，使得巖漿中的SiO?含量進一步增加，MgO和Fe?O?（包括FeO）含量繼續(xù)降低。在酸性巖中，結(jié)晶分異作用更為強烈，大量的鎂鐵礦物結(jié)晶析出，使得巖漿中的SiO?含量顯著增加，MgO和Fe?O?（包括FeO）含量極低。地殼物質(zhì)混染也是影響巖漿演化的重要因素。在巖漿上升過程中，巖漿與周圍的地殼物質(zhì)發(fā)生相互作用，地殼物質(zhì)中的某些成分會混入巖漿中，從而改變巖漿的化學(xué)成分。這種混染作用在中性巖和酸性巖的形成過程中表現(xiàn)得尤為明顯。中性巖的鋰-釹同位素特征顯示其可能受到了地殼物質(zhì)混染的影響。地殼物質(zhì)中的鋰和釹同位素組成與地幔物質(zhì)不同，當?shù)貧の镔|(zhì)混入巖漿源區(qū)時，會導(dǎo)致巖漿的鋰-釹同位素組成發(fā)生改變。在微量元素方面，中性巖的稀土元素配分模式也受到地殼物質(zhì)混染的影響，使得其(La/Yb)N比值略有降低。酸性巖的鋰-釹同位素特征表明其受到了強烈的地殼物質(zhì)混染。酸性巖的高δ?Li值和低εNd(t)值反映了大量地殼物質(zhì)的參與，這些地殼物質(zhì)不僅改變了巖漿的同位素組成，還對巖漿的微量元素組成產(chǎn)生了顯著影響，使得酸性巖中的輕稀土元素高度富集。巖漿混合作用在東馬努斯弧后盆地巖漿巖的演化過程中也可能起到了一定的作用。不同來源的巖漿在上升過程中可能發(fā)生混合，形成具有復(fù)雜地球化學(xué)特征的巖漿巖。在一些區(qū)域，可能存在基性巖漿和酸性巖漿的混合，這種混合作用會導(dǎo)致巖漿的化學(xué)成分介于兩者之間，形成中性巖或具有過渡性質(zhì)的巖漿巖。巖漿混合作用還可能影響巖漿的物理性質(zhì)，如粘度和密度等，進而影響巖漿的上升速度和侵位方式。東馬努斯弧后盆地巖漿巖在上升和侵位過程中的演化是結(jié)晶分異作用、地殼物質(zhì)混染以及巖漿混合作用等多種因素共同作用的結(jié)果。這些因素相互影響、相互制約，使得巖漿巖的地球化學(xué)特征呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的變化，記錄了該地區(qū)豐富的地質(zhì)演化信息。四、熱液活動中Cu的物質(zhì)供給機制4.1Cu的來源4.1.1地殼硫化物貢獻東馬努斯弧后盆地的地殼硫化物在熱液活動中對Cu的物質(zhì)供給發(fā)揮著重要作用。該地區(qū)地殼中廣泛分布著多種硫化物，其中黃銅礦（CuFeS?）、斑銅礦（Cu?FeS?）和輝銅礦（Cu?S）等含銅硫化物較為常見。這些硫化物主要賦存于沉積巖和變質(zhì)巖中，在沉積巖中，硫化物常以細粒狀或結(jié)核狀形式存在于砂巖、頁巖等巖石中，與有機質(zhì)和其他碎屑物質(zhì)共生。在變質(zhì)巖中，硫化物則與變質(zhì)礦物相互交織，形成復(fù)雜的礦物組合。在熱液活動過程中，地殼硫化物釋放Cu的機制主要涉及熱液的溶解和化學(xué)反應(yīng)。熱液流體通常具有較高的溫度和一定的酸堿度，當熱液與地殼硫化物接觸時，熱液中的H?、Cl?、SO?2?等離子會與硫化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。熱液中的H?可以與硫化物中的S2?結(jié)合，形成H?S氣體，從而破壞硫化物的晶體結(jié)構(gòu)，使Cu元素釋放出來。熱液中的Cl?可以與Cu元素形成絡(luò)合物，如CuCl??、CuCl?2?等，這些絡(luò)合物在熱液中具有較高的溶解度，從而使Cu元素能夠隨著熱液的流動而遷移。在熱液的氧化還原條件發(fā)生變化時，硫化物也會發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放出Cu元素。當熱液中的氧氣含量增加時，黃銅礦會被氧化為硫酸銅，硫酸銅在熱液中溶解并電離出Cu2?離子，從而為熱液提供了Cu物質(zhì)來源。為了深入了解地殼硫化物對熱液活動中Cu物質(zhì)供給的貢獻，研究人員對東馬努斯弧后盆地?zé)嵋簠^(qū)的沉積物和巖石進行了詳細分析。通過顯微鏡觀察和電子探針分析，發(fā)現(xiàn)熱液沉淀物中含有大量的銅硫化物礦物，這些礦物的成分和結(jié)構(gòu)與地殼中的硫化物相似，表明它們可能來源于地殼硫化物。對熱液流體中Cu元素的同位素分析結(jié)果顯示，熱液中Cu的同位素組成與地殼硫化物中的Cu同位素組成具有一定的相關(guān)性，進一步證實了地殼硫化物是熱液中Cu的重要來源之一。地殼硫化物在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又惺荂u的重要物質(zhì)來源，其釋放Cu的機制主要包括熱液的溶解和化學(xué)反應(yīng)。通過對熱液區(qū)沉積物、巖石以及熱液流體的分析，有力地支持了地殼硫化物對熱液中Cu物質(zhì)供給的貢獻。4.1.2基性巖漿巖作用基性巖漿巖在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又袑u的物質(zhì)供給同樣具有重要意義。該地區(qū)的基性巖漿巖主要包括玄武巖和輝長巖，它們在巖漿演化過程中保留了一定量的Cu元素?；詭r漿巖的Cu含量相對較高，一般在50-100μg/g之間。這是因為基性巖漿巖的巖漿源區(qū)主要來自地幔，地幔中含有一定量的Cu元素，在基性巖漿的形成和演化過程中，這些Cu元素得以保留在巖石中。基性巖漿巖中的Cu主要賦存于礦物晶格中，常見的含Cu礦物有黃銅礦、磁黃鐵礦等。在基性巖漿巖中，黃銅礦常呈細小的顆粒狀分布于其他礦物顆粒之間，與輝石、基性斜長石等礦物共生。磁黃鐵礦則常呈浸染狀或團塊狀分布，與黃銅礦密切伴生。這些含Cu礦物在基性巖漿巖的結(jié)晶過程中形成，其含量和分布受到巖漿的成分、溫度、壓力以及結(jié)晶分異作用等多種因素的影響。在熱液活動中，基性巖漿巖對Cu的貢獻主要通過熱液與基性巖漿巖的相互作用來實現(xiàn)。當熱液流體與基性巖漿巖接觸時，熱液中的成分會與基性巖漿巖中的礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使基性巖漿巖中的Cu元素釋放到熱液中。熱液中的H?可以與基性巖漿巖中的礦物發(fā)生反應(yīng)，溶解礦物中的Cu元素。熱液中的Cl?、S2?等離子可以與Cu元素形成絡(luò)合物，促進Cu元素的溶解和遷移。在熱液的氧化還原條件發(fā)生變化時，基性巖漿巖中的含Cu礦物也會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，釋放出Cu元素。當熱液中的氧氣含量增加時，磁黃鐵礦會被氧化，使其中的Cu元素釋放出來。為了研究基性巖漿巖對熱液活動中Cu物質(zhì)供給的貢獻，研究人員對東馬努斯弧后盆地?zé)嵋簠^(qū)的基性巖漿巖和熱液流體進行了系統(tǒng)分析。通過對基性巖漿巖的礦物學(xué)和地球化學(xué)分析，確定了其中含Cu礦物的種類、含量和分布特征。對熱液流體中Cu元素的含量和同位素組成進行分析，發(fā)現(xiàn)熱液中Cu的含量與基性巖漿巖的分布具有一定的相關(guān)性，且熱液中Cu的同位素組成與基性巖漿巖中的Cu同位素組成相似，這表明基性巖漿巖是熱液中Cu的重要物質(zhì)來源之一?；詭r漿巖在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又袑u的物質(zhì)供給具有重要作用，其Cu含量和賦存狀態(tài)影響著熱液中Cu的來源。通過熱液與基性巖漿巖的相互作用，基性巖漿巖中的Cu元素被釋放到熱液中，為熱液活動提供了重要的Cu物質(zhì)來源。4.2Cu的遷移與富集4.2.1熱液活動過程東馬努斯弧后盆地的熱液活動是一個復(fù)雜而動態(tài)的過程，對熱液中Cu的遷移起著關(guān)鍵作用。熱液的形成與該地區(qū)強烈的巖漿活動密切相關(guān)。當巖漿在地下深處侵入或噴發(fā)時，會釋放出大量的熱量，使周圍的海水被加熱并與巖漿發(fā)生相互作用。海水在高溫作用下，其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，具有更強的溶解能力，能夠溶解周圍巖石中的各種礦物質(zhì)，包括Cu等金屬元素，從而形成富含金屬元素的熱液流體。熱液流體的運移路徑主要受到地質(zhì)構(gòu)造的控制。在東馬努斯弧后盆地，廣泛發(fā)育的斷裂和裂隙系統(tǒng)為熱液的運移提供了通道。熱液在這些通道中向上運移，其動力主要來源于熱液與周圍冷海水之間的密度差以及構(gòu)造應(yīng)力。熱液的溫度較高，密度相對較小，在浮力的作用下，熱液會沿著斷裂和裂隙向上流動。構(gòu)造應(yīng)力也會促使熱液在巖石孔隙和裂隙中運移，當構(gòu)造活動導(dǎo)致巖石變形時，會產(chǎn)生新的裂隙和孔隙，為熱液的運移創(chuàng)造更多的空間。熱液活動方式主要包括對流和滲流。在熱液上升過程中，由于熱液與周圍冷海水的溫度差異，會形成熱液對流循環(huán)。熱液在上升過程中不斷與冷海水混合，溫度逐漸降低，密度增大，當熱液的密度與周圍海水相近時，會在一定深度形成水平流動，然后再向下回流，形成對流循環(huán)。這種對流循環(huán)使得熱液能夠在更大范圍內(nèi)與周圍巖石發(fā)生相互作用，促進金屬元素的溶解和遷移。熱液還會通過滲流的方式在巖石孔隙中緩慢流動，滲流速度相對較慢，但能夠使熱液與巖石充分接觸，進一步溶解巖石中的金屬元素。在熱液活動過程中，熱液的流動對Cu的遷移產(chǎn)生了重要影響。熱液作為Cu元素的載體，在流動過程中不斷將溶解的Cu元素帶到新的區(qū)域。隨著熱液的運移，其物理化學(xué)條件會發(fā)生變化，這會影響Cu元素的存在形式和遷移能力。當熱液溫度降低時，一些原本溶解在熱液中的Cu絡(luò)合物可能會發(fā)生分解，導(dǎo)致Cu元素的溶解度降低，從而使Cu元素有沉淀的趨勢。但在熱液的流動作用下，Cu元素會繼續(xù)被攜帶運移，直到遇到合適的沉淀條件。熱液與周圍巖石的相互作用也會導(dǎo)致Cu元素的遷移和再分配。熱液中的成分與巖石中的礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會使巖石中的Cu元素被溶解進入熱液，同時熱液中的其他元素也可能與巖石中的礦物發(fā)生交換，影響Cu元素在熱液和巖石之間的遷移平衡。東馬努斯弧后盆地的熱液活動過程通過熱液的形成、運移和活動方式，對Cu的遷移產(chǎn)生了多方面的影響，這些過程相互作用，共同決定了熱液中Cu元素的遷移路徑和最終的富集位置。4.2.2物理化學(xué)條件影響熱液活動中Cu的遷移和富集受到多種物理化學(xué)條件的顯著影響，其中溫度、壓力和pH值是關(guān)鍵因素。溫度對Cu的遷移和富集起著至關(guān)重要的作用。在熱液活動中，熱液的溫度通常較高，一般在200-400℃之間。較高的溫度能夠增強熱液的溶解能力，使熱液更容易溶解巖石中的Cu元素。熱液中的水分子在高溫下運動速度加快，能夠更有效地與巖石中的礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞礦物的晶體結(jié)構(gòu)，從而使Cu元素釋放到熱液中。在高溫條件下，Cu元素在熱液中主要以絡(luò)合物的形式存在，如CuCl??、CuCl?2?等。這些絡(luò)合物在熱液中的穩(wěn)定性與溫度密切相關(guān)，隨著溫度的降低，絡(luò)合物的穩(wěn)定性下降，會發(fā)生分解反應(yīng)，導(dǎo)致Cu元素的溶解度降低。當熱液從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域運移時，溫度的降低會促使Cu絡(luò)合物分解，Cu元素從熱液中沉淀出來，從而實現(xiàn)Cu的富集。在熱液上升到海底的過程中，熱液與周圍冷海水混合，溫度迅速降低，這會導(dǎo)致大量的Cu元素沉淀，形成多金屬硫化物礦床。壓力也是影響Cu遷移和富集的重要因素。在熱液活動中，熱液所處的壓力環(huán)境較為復(fù)雜，隨著熱液在地下深處向上運移，壓力逐漸降低。壓力的變化會影響熱液的物理化學(xué)性質(zhì)，進而影響Cu元素的遷移和富集。在高壓條件下，熱液的密度較大，分子間的距離較小，這會增強熱液與巖石之間的相互作用，促進Cu元素的溶解。高壓還會影響熱液中絡(luò)合物的穩(wěn)定性，使Cu絡(luò)合物更加穩(wěn)定，有利于Cu元素在熱液中的遷移。當熱液向上運移，壓力降低時，熱液的密度減小，分子間的距離增大，這會導(dǎo)致熱液中絡(luò)合物的穩(wěn)定性下降，Cu元素的溶解度降低。壓力的降低還會使熱液中的氣體逸出，改變熱液的成分和性質(zhì)，進一步影響Cu元素的遷移和富集。在熱液從深部向淺部運移的過程中，壓力的降低會促使Cu元素從熱液中沉淀出來，在合適的地質(zhì)構(gòu)造部位形成礦床。pH值對Cu的遷移和富集同樣具有重要影響。東馬努斯弧后盆地?zé)嵋毫黧w的pH值通常呈酸性，pH值一般在2-5之間。酸性環(huán)境有利于Cu元素的溶解和遷移，在酸性條件下，熱液中的H?濃度較高，能夠與巖石中的礦物發(fā)生反應(yīng)，溶解其中的Cu元素。熱液中的H?可以與含銅礦物中的陰離子結(jié)合，形成易溶于水的化合物，從而使Cu元素釋放到熱液中。在酸性條件下，Cu元素更容易形成絡(luò)合物，增強其在熱液中的溶解度和遷移能力。當熱液與圍巖發(fā)生反應(yīng)，pH值發(fā)生變化時，會影響Cu元素的遷移和富集。當熱液與堿性圍巖接觸時，熱液中的H?會與圍巖中的堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，導(dǎo)致熱液的pH值升高。pH值的升高會使Cu絡(luò)合物的穩(wěn)定性下降，Cu元素的溶解度降低，從而促使Cu元素從熱液中沉淀出來。在熱液與不同性質(zhì)的圍巖相互作用過程中，pH值的變化會導(dǎo)致Cu元素在熱液和圍巖之間發(fā)生遷移和再分配，影響Cu的富集位置和程度。溫度、壓力和pH值等物理化學(xué)條件在熱液活動中對Cu的遷移和富集產(chǎn)生著重要影響，它們之間相互作用，共同決定了熱液中Cu元素的遷移路徑、沉淀條件和最終的富集特征。4.2.3圍巖相互作用熱液與圍巖之間的相互作用在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又袑u的溶解、遷移和沉淀起著至關(guān)重要的作用。熱液與圍巖反應(yīng)對Cu的溶解具有重要影響。熱液通常具有較高的溫度和一定的酸堿度，當熱液與圍巖接觸時，會發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。在東馬努斯弧后盆地，圍巖主要包括基性巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖等。熱液中的H?、Cl?、SO?2?等離子會與圍巖中的礦物發(fā)生反應(yīng)，破壞礦物的晶體結(jié)構(gòu)，使其中的Cu元素釋放出來。熱液中的H?可以與基性巖漿巖中的含銅礦物（如黃銅礦、磁黃鐵礦等）發(fā)生反應(yīng)，將其中的S2?氧化為S單質(zhì)或SO?2?，從而使Cu元素溶解進入熱液。熱液中的Cl?可以與Cu元素形成絡(luò)合物，如CuCl??、CuCl?2?等，這些絡(luò)合物在熱液中具有較高的溶解度，進一步促進了Cu元素的溶解。熱液與沉積巖中的有機質(zhì)也可能發(fā)生反應(yīng)，有機質(zhì)中的某些成分可以作為還原劑，將高價態(tài)的Cu離子還原為低價態(tài)，使其更易溶解在熱液中。在熱液與圍巖的相互作用過程中，Cu的遷移也受到顯著影響。熱液在巖石孔隙和裂隙中流動時，會與周圍的圍巖不斷發(fā)生物質(zhì)交換。熱液中的Cu元素會隨著熱液的流動而遷移，同時熱液中的其他成分也會與圍巖中的元素進行交換，影響Cu元素的遷移路徑和速度。當熱液流經(jīng)不同類型的圍巖時，由于圍巖的礦物組成和化學(xué)成分不同，與熱液的反應(yīng)程度和產(chǎn)物也會不同，從而導(dǎo)致Cu元素的遷移情況發(fā)生變化。在熱液流經(jīng)基性巖漿巖時，由于基性巖漿巖中含有較多的鐵、鎂等元素，這些元素會與熱液中的成分發(fā)生反應(yīng)，改變熱液的物理化學(xué)性質(zhì)，進而影響Cu元素的遷移。如果熱液中的Fe2?與圍巖中的O?發(fā)生反應(yīng)，生成Fe3?，這會改變熱液的氧化還原電位，影響Cu絡(luò)合物的穩(wěn)定性，從而影響Cu元素的遷移。熱液與圍巖反應(yīng)對Cu的沉淀同樣具有關(guān)鍵作用。當熱液與圍巖發(fā)生反應(yīng)，物理化學(xué)條件發(fā)生改變時，會導(dǎo)致Cu元素從熱液中沉淀出來。當熱液中的溫度、壓力、pH值等條件發(fā)生變化時，會影響Cu絡(luò)合物的穩(wěn)定性。當熱液與堿性圍巖接觸時，熱液的pH值升高，這會使Cu絡(luò)合物的穩(wěn)定性下降，Cu元素從絡(luò)合物中解離出來，與熱液中的S2?等陰離子結(jié)合，形成硫化物沉淀。熱液與圍巖反應(yīng)還可能導(dǎo)致熱液中的某些成分被消耗，如熱液中的H?被圍巖中的堿性物質(zhì)中和，這會改變熱液的酸堿度，促使Cu元素沉淀。在熱液與圍巖相互作用的過程中，還可能形成一些新的礦物相，這些礦物相可以吸附或包裹Cu元素，從而促進Cu的沉淀。在熱液與圍巖反應(yīng)形成的蝕變礦物中，可能會含有一定量的Cu元素，這些Cu元素隨著蝕變礦物的沉淀而被固定下來。熱液與圍巖之間的相互作用通過對Cu的溶解、遷移和沉淀的影響，在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又袑u的物質(zhì)供給和富集起到了關(guān)鍵作用，是形成熱液型銅礦床的重要因素。4.3物質(zhì)供給的影響因素4.3.1地質(zhì)構(gòu)造因素斷裂和褶皺等地質(zhì)構(gòu)造在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又袑u的物質(zhì)供給和富集起著關(guān)鍵的控制作用。斷裂構(gòu)造作為地殼中的薄弱地帶，為熱液的運移提供了重要通道。在東馬努斯弧后盆地，廣泛發(fā)育的斷裂系統(tǒng)將不同地層和巖石單元相互連通，使得熱液能夠在其中快速流動。熱液在斷裂中運移時，與周圍巖石發(fā)生充分的物質(zhì)交換，從而溶解巖石中的Cu等金屬元素，為熱液活動提供了豐富的物質(zhì)來源。在一些大型斷裂附近，熱液活動異?；钴S，形成了大規(guī)模的熱液礦床，這表明斷裂構(gòu)造不僅控制了熱液的運移路徑，還影響了熱液中Cu等金屬元素的富集程度。褶皺構(gòu)造通過改變地層的形態(tài)和產(chǎn)狀，間接影響了熱液活動和Cu的物質(zhì)供給。褶皺構(gòu)造使地層發(fā)生彎曲變形，形成了背斜和向斜等構(gòu)造形態(tài)。在背斜構(gòu)造中，地層向上拱起，巖石層間孔隙增大，有利于熱液的匯聚和流動。熱液在背斜頂部聚集，與周圍巖石發(fā)生反應(yīng)，促進了Cu等金屬元素的溶解和富集。向斜構(gòu)造則相對封閉，熱液在其中流動速度較慢，但由于向斜中巖石的壓實作用，可能導(dǎo)致巖石中的礦物發(fā)生重結(jié)晶和變形，從而釋放出更多的Cu等金屬元素，為熱液提供物質(zhì)供給。褶皺構(gòu)造還可以使不同巖性的地層相互接觸，增加了熱液與不同巖石的反應(yīng)機會，進一步促進了Cu的物質(zhì)供給和富集。構(gòu)造交匯部位通常是應(yīng)力集中和釋放的區(qū)域，對熱液活動和Cu的物質(zhì)供給具有重要影響。在構(gòu)造交匯部位，斷裂和褶皺等構(gòu)造相互作用，形成了復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)使得熱液的流動路徑變得更加復(fù)雜，熱液在不同構(gòu)造之間的相互連通區(qū)域匯聚，形成了熱液活動的熱點。在這些熱點區(qū)域，熱液與周圍巖石的反應(yīng)更加劇烈，能夠溶解更多的Cu等金屬元素，從而提高了熱液中Cu的含量。構(gòu)造交匯部位還可能導(dǎo)致熱液的物理化學(xué)條件發(fā)生突變，如溫度、壓力和pH值等，這些變化會影響Cu元素的遷移和富集，促進Cu在合適的部位沉淀形成礦床。地質(zhì)構(gòu)造因素通過控制熱液的運移通道、影響地層的形態(tài)和產(chǎn)狀以及改變構(gòu)造交匯部位的物理化學(xué)條件，對東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又蠧u的物質(zhì)供給和富集起到了至關(guān)重要的控制作用。4.3.2流體動力學(xué)因素?zé)嵋旱牧魉佟⒘飨蚝土髁康攘黧w動力學(xué)因素在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又袑u的遷移和富集產(chǎn)生著重要影響。熱液的流速直接關(guān)系到Cu元素在熱液中的遷移效率。當熱液流速較快時，熱液能夠攜帶更多的Cu元素快速運移，擴大了Cu元素的遷移范圍。在一些熱液活動強烈的區(qū)域，熱液流速較大，使得熱液中的Cu元素能夠迅速地從深部運移到淺部，為淺部熱液礦床的形成提供了充足的物質(zhì)來源。較快的流速還可以減少熱液與周圍巖石的接觸時間，降低Cu元素在遷移過程中的沉淀損失。如果熱液流速過慢，熱液中的Cu元素可能會在運移過程中逐漸沉淀，導(dǎo)致Cu元素在深部就大量沉淀，無法有效地遷移到淺部形成礦床。熱液的流向決定了Cu元素的遷移路徑，進而影響了Cu的富集位置。熱液的流向受到地質(zhì)構(gòu)造和地形等因素的控制，在東馬努斯弧后盆地，熱液通常沿著斷裂和裂隙等構(gòu)造通道流動。如果熱液流向與有利的地質(zhì)構(gòu)造條件相匹配，如流向背斜頂部或構(gòu)造交匯部位等有利于Cu富集的區(qū)域，就能夠促進Cu元素在這些區(qū)域的富集。當熱液流向背斜頂部時，熱液中的Cu元素隨著熱液的匯聚而逐漸富集，形成高品位的銅礦床。相反，如果熱液流向不利于Cu富集的區(qū)域，如流向巖石滲透率較低或缺乏成礦條件的區(qū)域，Cu元素可能無法有效地沉淀富集，從而影響了礦床的形成。熱液的流量對Cu的遷移和富集也具有重要影響。較大的熱液流量意味著更多的熱液參與到熱液活動中，能夠溶解和攜帶更多的Cu元素。在熱液流量較大的情況下，熱液中的Cu元素濃度相對較高，這增加了Cu元素在合適條件下沉淀富集的機會。當熱液流量足夠大時，即使熱液中Cu元素的初始濃度較低，也能夠通過大量熱液的持續(xù)作用，使Cu元素在局部區(qū)域富集形成礦床。相反，熱液流量較小，熱液中攜帶的Cu元素量有限，難以在局部區(qū)域形成足夠的富集，不利于大規(guī)模銅礦床的形成。流體動力學(xué)因素通過影響熱液中Cu元素的遷移效率、遷移路徑和富集機會，在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又袑u的遷移和富集發(fā)揮著重要作用，是控制熱液型銅礦床形成的關(guān)鍵因素之一。4.3.3巖漿活動與熱液活動耦合關(guān)系巖漿活動在東馬努斯弧后盆地?zé)嵋夯顒又袑嵋旱尿?qū)動和物質(zhì)補充起著至關(guān)重要的作用，二者之間存在著緊密的耦合關(guān)系。巖漿活動為熱液活動提供了強大的驅(qū)動力。當巖漿在地下深處侵入或噴發(fā)時，會釋放出大量的熱量，使周圍的海水被加熱并與巖漿發(fā)生相互作用。海水在高溫作用下，其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，具有更強的溶解能力，能夠溶解周圍巖石中的各種礦物質(zhì)，包括Cu等金屬元素，從而形成富含金屬元素的熱液流體。巖漿活動還會導(dǎo)致地殼的變形和斷裂，為熱液的運移提供了通道。在巖漿侵入過程中，會對周圍巖石產(chǎn)生擠壓和拉伸作用，形成大量的裂隙和孔隙，熱液可以沿著這些通道向上運移。巖漿的侵入還會引起地殼內(nèi)部的壓力變化，促使熱液在巖石孔隙和裂隙中流動。巖漿活動是熱液活動中重要的物質(zhì)來源。巖漿中含有豐富的金屬元素，如Cu、Zn、Pb、Fe等。在巖漿結(jié)晶分異過程中，這些金屬元素會隨著巖漿的演化而逐漸富集在殘余巖漿或巖漿期后熱液中。當巖漿期后熱液與周圍巖石發(fā)生相互作用時，熱液中的金屬元素會被釋放出來，為熱液活動提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在東馬努斯弧后盆地，基性巖漿巖中的Cu含量相對較高，這些基性巖漿巖在巖漿活動中形成，其所含的Cu元素在熱液活動中可以通過熱液與基性巖漿巖的相互作用而釋放到熱液中，成為熱液中Cu的重要來源之一。熱液活動也會對巖漿活動產(chǎn)生一定的反饋作用。熱液在巖石中循環(huán)時，會改變巖石的物理化學(xué)性質(zhì)，如巖石的滲透率和孔隙度等，從而影響巖漿的上升和噴發(fā)。熱液中的某些成分還可能參與巖漿的演化過程，改變巖漿的成分和性質(zhì)。熱液中的水和揮發(fā)分可以降低巖漿的粘度，使其更容易流動和噴發(fā)。熱液中的某些元素也可能與巖漿中的元素發(fā)生交換和反應(yīng)，影響巖漿的結(jié)晶分異過程。巖漿活動與熱液活動在東馬努斯弧后盆地存在著密切的耦合關(guān)系，巖漿活動為熱液活動提供了驅(qū)動力和物質(zhì)來源，而熱液活動又對巖漿活動產(chǎn)生反饋作用，二者相互影響、相互制約，共同塑造了該地區(qū)熱液活動中Cu的物質(zhì)供給和富集特征。五、案例分析5.1具體熱液活動區(qū)域研究5.1.1區(qū)域選擇與概況本研究選擇東馬努斯弧后盆地中的PACMANUS熱液區(qū)作為典型研究區(qū)域。PACMANUS熱液區(qū)位于馬努斯擴張中心（MSC）的北部，地理坐標約為149°55'E，2°12'S。該區(qū)域處于板塊俯沖和擴張的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中，是研究熱液活動和巖漿巖地球化學(xué)特征的理