钾(K)同位素在大陆风化、热液蚀变、洋底自生成岩等过程中发生显著分馏，因此钾同位素具有示踪全球钾循环的潜力。现代海水的钾同位素组成δ⁴¹K约为+0.1x‰，显著高于地球硅酸盐基准值(-0.4x‰)，这种差异可能由河流输入、洋底热液蚀变、海底沉积物次生黏土矿物等过程导致，但这些过程的机理和具体贡献依然存在不确定性。已有研究表明洋中脊玄武岩高温热液蚀变是海水钾的重要来源，该过程几乎不引起高温热液与洋中脊玄武岩之间产生钾同位素分馏，而对于产出于岛弧构造背景下的热液系统中的K元素行为和K同位素响应，目前知之甚少。本研究选取了Brothers 海底火山作为研究对象，这个海底火山系统是典型的岛弧火山，IODP 376 航次以两个钻孔 (U1528，U153) 揭示这个岛弧火山发育了两种截然不同的热液系统。U1528发育了受火山排气的酸性热液系统，而U1530发育受海水影响的热液系统，与洋中脊热液系统类似。通过分析全岩样品的元素地球化学和钾同位素发现，U1528钻孔样品较未蚀变的新鲜火山样品显著亏损钾含量，随着钾的流失，蚀变样品的δ⁴¹K值逐渐升高，表明酸性热液对围岩的溶解导致钾被淋滤到热液中，轻钾同位素优先流失，可能受扩散效应控制。而U1530钻孔的蚀变样品较未蚀变的新鲜围岩显著富集钾，富集程度达2倍，受控于该钻孔热液蚀变产生的伊利石，钠明矾石。U1530 样品的钾同位素组成为-0.48±0.37‰，具有显著的不均一性，但平均值与地球硅酸盐基准值相似。本研究表明温度不是控制热液蚀变过程钾同位素循环的唯一因素。在岛弧热液系统中，酸性火山排气会导致钾大量的流失，而次生热液蚀变矿物的形成则对钾有富集作用，两种过程伴随着显著不同的钾同位素分馏特征。因此，岛弧热液系统与洋中脊热液系统的K元素行为显著不同，且这些不同的过程可用K同位素进行示踪。

 

大陆风化,钾同位素,热液蚀变,黏土矿物