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在东马努斯海盆PACMANUS(巴布亚新几内亚–澳大利亚–加拿大–马努斯)热液区拖网取得了部分Si-Fe-Mn氧化物样品。通过分析Si-Fe-Mn氧化物的主量、微量和稀土元素含量,Sr、Nd、Pb同位素组成,探讨了Si-Fe-Mn氧化物的成因及元素含量的限制因素,研究了热液区Si-Fe-Mn氧化物的物质来源。利用PACMANUS热液流体端元组分的Si、Fe、Mn含量,分别绘制了300°C和25°C的Si-Fe-Mn-H2O系统热力学图解——布拜图。阐明了随温度降低,喷口流体中沉淀的Si-Fe-Mn氧化物种类和沉淀顺序,以及各类产物稳定存在的区域。根据光学显微镜下观察、扫描电镜、电子探针分析识别了样品中细菌作用形成的典型细丝结构,并探讨了生物作用与非生物作用在Si-Fe-Mn氧化物形成过程中的竞争机制、分析了无定形硅的沉淀作用。样品具有复杂的成因,以热液成因为主,受海水的影响较小。几乎没有深海远洋沉积物和火山碎屑物质的贡献。Sr和Nd同位素组成具有两个端元的物质来源。海水对样品贡献的Sr含量占总量的76.7%~83.1%。所有样品的Nd主要来自热液流体并保存了热液的信息。Pb同位素组成变化范围较小,主要来自东马努斯海盆的基底岩石。热力学图解布拜图显示当温度降低到25°C时,从热液流体中形成的Si、Fe、Mn氧化物种类主要为SiO2、Fe(OH)3、Fe3(OH)8、Mn3O4、Mn2O3。在热液流体与海水的混合过程中,由于SiO2的稳定区边界较低,因此SiO2会在Fe-Mn氧化物形成之前沉淀。然后Fe(OH)2先沉淀,Fe3(OH)8和Fe(OH)3随后沉淀,Mn3O4和Mn2O3最后沉淀。计算得到PACMANUS热液区Fe2+氧化为Fe3+的无机氧化速率为0.012 g/min,喷口周围一年内将形成约3.2 kg铁氧化物。网状细丝结构是生物作用的结果,这种疏松的结构既保证了充足的Fe2+供应,又阻止了海水中过量氧气的侵害,为嗜中性铁氧化细菌的生存提供了良好环境。同时,生物作用与非生物作用之间保持着既互相竞争,又互相促进的作用。样品中二氧化硅的沉淀过程主要分为两个阶段。第一个阶段是二氧化硅在富Fe的细丝状结构中生长,此时形态上基本由细丝状结构组成。当富Fe和Si的细丝结构成壳时,才会出现第二阶段的二氧化硅。此阶段细丝的尺寸增大,并且在细丝周围开始大量沉淀富Fe、Si的球状结构的集合体。