蛇纹岩化作用是指中低温环境下,超基性岩与流体相互作用,发生蚀变形成蛇纹石的过程。蛇纹岩化反应作为放热反应,会导致低温热液的形成,这种流体渗漏活动以较低温度、富含甲烷和氢气、高碱性流体为特征,同时在海底滋养大量化能生物群落,通过无机过程为生命的形成与演化提供物质和能量。此外,蛇纹岩化作用导致环境流体p H值的显著升高,被认为是潜在的储碳场所,因此在能源资源、生命起源及环境治理等方面均具有重要的科学研究意义。马里亚纳俯冲带弧前是目前唯一发现蛇纹岩泥火山正在活动的区域,在距海沟轴向200 km的弧前区域大约分布着19座直径10~30 km、高度0.5~2 km泥火山。泥火山由未固结的粉砂质、泥质蛇纹石胶结的蛇纹岩或蛇纹石化超基性岩和变质岩等岩屑或巨大岩块组成的混杂堆积体,具有类碎屑沉积结构。构成蛇纹岩泥火山的物质主要来源于深部地幔、俯冲洋壳和/或弧前洋壳,因此来自泥火山的样品研究有助于探索地球深部的特征,是研究俯冲带一系列地质过程的直接窗口。同时对蛇纹岩泥火山流体活动的研究,将有助于了解俯冲工厂洋壳输入的挥发份与岛弧和弧后输出挥发份之间严重不平衡问题,也是解释古代类似地质构造的基础。本文对2018年12月通过重力柱采集于马里亚纳弧前South Chamorro蛇纹岩泥火山山顶SMV4二个站位浅表层柱状沉积物样品中的粉砂-黏土级蛇纹岩泥和孔隙水进行了研究。SMV4二个站位蛇纹岩泥的矿物组成差异明显,SMV4-1主要由平均96.2%的蛇纹石组成,含有少量滑石、方解石和文石,而SMV4-2主要由蛇纹石(平均62.9%)、绿泥石(平均21.9%)、滑石(平均10.3%)、角闪石(平均3.1%)、少量云母和文石组成。SMV4二个站位蛇纹岩泥中的碳酸盐矿物含量1.5~9%,δ¹³C(VPDB)介于-1‰~1‰,δ¹⁸O(VPDB)介于-5‰~5‰,大部分介于0‰~5‰,碳酸盐主要源于生物碎屑,也不排除自生沉积,氧同位素低至-5‰,指示可能存在西太平洋俯冲洋壳变质岩中碳酸盐的输入。SMV4二个站位蛇纹岩泥的总有机碳含量(TOC)0.1~0.25%,其δ¹³C_-VPDB介于-29.2‰~-27.2‰,有机碳可能源于地幔楔橄榄岩在蛇纹岩化过程中产生的非生物成因有机质,并或多或少混合俯冲又折返至海底的西太平洋洋壳变质岩和/或弧前正常海相沉积物中的有机质。SMV4海底蛇纹岩泥的SiO₂+Mg O+Fe₂O_3T平均总含量>95%,其中SMV4-2蛇纹岩泥中所含的绿泥石、滑石、角闪石和云母可能来源于洋壳的变质过程。SMV4-1和SMV4-2蛇纹岩泥的平均∑REE含量分别为4.41 ppm和8.38 ppm,配分模式呈轻稀土富集、重稀土亏损、δCe和δEu呈负异常的特征,可能与蛇纹岩和变质岩有关。在微量元素蛛网图上Sc和Ga同样显示有洋壳变质产物输入,同时有俯冲西太平洋洋岛玄武岩(OIB)、弧前玻古安山岩(Boninite)、俯冲西太平洋玄武岩(N-MORB)和/或弧前玄武岩(FAB)变质后的产物,但低Zr/Hf比值和Nb/Ta比值指示SMV4-2洋壳物质端元更有可能为N-MORB和/或FAB。俯冲太平洋板块脱流体并使上覆地幔楔发生蛇纹岩化,随流体迁移的元素(FME,如As,B,U,Sr,Ba,Li,Cs,Rb,Ba,K,Pb等)将富集在蛇纹岩中。除FME外,蛇纹岩泥中也含高含量的高场强元素(HFSE,如Th,Nb,Ta),但是从变质岩的成分分析,其高含量的微量元素亦会因为混合程度增加而使蛇纹岩泥中所有微量元素增加,这更大程度上是物质混合的结果。相对于海底水,位于South Chamorro泥火山二个站位海底蛇纹岩沉积孔隙水虽然有高于海底水的SO₄,K,Na/Cl比值,低于海底水的Li,指示SMV4两个站位海底浅表沉积物孔隙水可能受到了深部流体的影响,但是常规指标如p H、碱度、B,Ba,Sr,,Rb,Cs并没有指示深部流体来源。DIC随深度降低,其δ¹³C(VPDB)则从-2.6‰逐渐降至-9‰,可能是受到了渗漏流体CH₄与SO₄耦合反应的影响。SMV4沉积孔隙水相对于底层水富集REE,δCe和δEu正异常,可能反应了流体为还原环境。