深海沉積研究助力精準(zhǔn)重建古海洋環(huán)境
來(lái)源： 央視新聞客戶端
2025-11-19 10:37:00
記者從中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所獲悉，該研究所科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所科研人員，對(duì)西太平洋兩個(gè)深海沉積巖芯進(jìn)行了系統(tǒng)研究。他們發(fā)現(xiàn)，巖芯中鉬同位素組成隨深度增加呈現(xiàn)明顯升高趨勢(shì)，且這種變化規(guī)律與太平洋其他海域的觀測(cè)結(jié)果相似，暗示其可能具有全球普遍性。該研究成果北京時(shí)間11月18日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表。
地球大氣和海洋中的氧氣，從幾乎為零逐步增長(zhǎng)至接近現(xiàn)代水平，是地球宜居環(huán)境形成和生命演化的重要基礎(chǔ)。如何準(zhǔn)確重建地質(zhì)歷史時(shí)期海洋與大氣的氧氣含量，是地球科學(xué)前沿課題之一。鉬（Mo）作為一種對(duì)氧化還原條件敏感的元素，其同位素組成被廣泛用于追溯古海洋的氧化還原歷史。然而，要準(zhǔn)確解讀這一“地球化學(xué)密碼”，必須首先厘清現(xiàn)代海洋中鉬的來(lái)源、去向及其同位素平衡機(jī)制。
長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界普遍以鐵錳結(jié)殼和結(jié)核代表整個(gè)海洋氧化沉積物的鉬同位素特征。然而，這類沉積物僅占海洋氧化沉積物總量的一小部分，更多、更廣泛存在的是富含鐵錳（氫）氧化物的深海沉積物。忽略這一主體部分的同位素特征，使得全球鉬同位素收支平衡存在顯著偏差。
△西太平洋深海沉積物的地球化學(xué)特征及采樣位置。
研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合金屬元素比值變化，提出垂直變化可能由底層海水中的鉬向沉積物中滲透，并在沉積柱內(nèi)發(fā)生再循環(huán)過(guò)程所驅(qū)動(dòng)。這一機(jī)制深化了對(duì)海洋鉬遷移行為的理解。基于新獲取的數(shù)據(jù)和已發(fā)表的全球數(shù)據(jù)集，研究團(tuán)隊(duì)重新估算了全球氧化性沉積物對(duì)鉬的輸出通量及其同位素組成，并據(jù)此修正了全球鉬同位素質(zhì)量平衡模型。
△海洋鉬（Mo）同位素質(zhì)量平衡的最新模型。
更新后的模型顯示，以往研究可能顯著高估了地質(zhì)歷史時(shí)期—如古元古代、寒武紀(jì)、早侏羅世以及二疊—三疊紀(jì)交界等階段—全球海洋中“硫化缺氧（euxinic）”海盆的分布范圍。這意味著，遠(yuǎn)古海洋可能比我們過(guò)去想象的更加“透氣”，整體環(huán)境也更有利于早期生命的演化與繁盛。地球氧氣含量的變化直接驅(qū)動(dòng)了生命的演化和大爆發(fā)（如寒武紀(jì)生命大爆發(fā)），這項(xiàng)研究為我們更清晰地描繪生命演化的背景舞臺(tái)提供了關(guān)鍵線索，有助于解答“生命從何而來(lái)”這一深層科學(xué)問(wèn)題。該研究不僅揭示了深海氧化沉積物在全球鉬循環(huán)中的關(guān)鍵作用，也提升了我們基于地球化學(xué)指標(biāo)反演地球歷史環(huán)境變化的精度，為理解地球宜居性的演化、應(yīng)對(duì)未來(lái)環(huán)境變化提供了新的科學(xué)依據(jù)。
（總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉）