摘要
陆地热泉硅华是富硅地热流体在地表的沉积物体现,其记录了热液环境中的古生物、古水文和古环境信息,在区域古气候、古环境重建中扮演着越来越重要的角色,其中保存的微生物特征对地球早期生物和地外生物的研究也具有极为重要的指示意义,近年来也成为重要的找矿标志之一。本次研究利用腾冲热海地区大滚锅热泉水及其泉周硅华,在分析热泉及天然硅华性质的基础上,结合等温蒸发实验方法,探讨该地区同类型热泉的矿物沉淀序列及喷流沉积机理。野外观测和室内实验分析发现,热海大滚锅为高温氯碱性热泉,水温最高可达96℃~97℃,p H值为8左右,热泉水为Na-Cl-HCO_3型富硅元素水。其主要离子成分为HCO_3~-、Cl~-、Na~+、Si~(4+),其次为K~+、B~(3+)、Li~(3+)、CO_3~(2-)、SO_4~(2-)等,而Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)等金属离子含量极低。大滚锅热泉泉华主要由蛋白石-A、外源石英、微生物、天然硫磺和极少量方解石组成,整体为叠层状构造、网格状构造沉积物。镜下蛋白石-A呈浑圆球体或葡萄状连生体,球粒直径变化范围为0.18-2μm;微生物主要为丝状和杆状,表现为低多样性,其长度在20μm左右,横截面直径在2μm左右,大量微生物形成微生物垫;可观察到大量单质硫及富硫层与贫硫层的互层。等温蒸发实验在室内利用恒温(84℃)水浴锅和大滚锅热泉预浓缩水进行蒸发,蒸发过程中溶液析出的固体沉淀,主要成分为石盐、天然碱和无定型Si O_2,石盐主要以颗粒状及薄壳状产出,天然碱主要以板状和纤维状形态产出,无定型Si O_2主要以片状形态产出。除以上主要矿物之外,蒸发样品中还可以观察到不规则形态的钾石盐、颗粒状的方解石及环状的无水芒硝等。通过对实验中收集的液体和固体样品的综合分析,我们认为大滚锅热泉水主要矿物沉淀演化序列为无定型Si O_2→石盐→天然碱→钾石盐,过程中同时伴有方解石、芒硝和碳酸氢钠等矿物析出。结合大滚锅热泉及硅华的性质和等温蒸发实验的结果,我们发现二者在无定型Si O_2形态、其他矿物成分及微生物作用等方面都存在较大差异,说明该地区氯碱性高温热泉的沉积受到多方面因素的影响。通过对比总结硅华形成的各类影响因素及热海地区热泉特征,我们得出了腾冲热海地热区氯碱性高温热泉的喷流沉积机理。热海地区的硅华形成受到多种环境因素及人为因素的影响,在热泉水持续流经区域,从喷口高温相(>75℃)、近端斜坡(65-75℃)、中部裙池(45-65℃)、到低温的远端裙(