深海沉積研究助力精準重建古海洋環(huán)境
來源： 央視新聞客戶端
2025-11-19 10:37:00
記者從中國科學院廣州地球化學研究所獲悉，該研究所科研團隊聯(lián)合中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所科研人員，對西太平洋兩個深海沉積巖芯進行了系統(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，且這種變化規(guī)律與太平洋其他海域的觀測結(jié)果相似，暗示其可能具有全球普遍性。該研究成果北京時間11月18日在國際學術(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)。如何準確重建地質(zhì)歷史時期海洋與大氣的氧氣含量，是地球科學前沿課題之一。鉬（Mo）作為一種對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，要準確解讀這一“地球化學密碼”，必須首先厘清現(xiàn)代海洋中鉬的來源、去向及其同位素平衡機制。
長期以來，科學界普遍以鐵錳結(jié)殼和結(jié)核代表整個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特征及采樣位置。
研究團隊結(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)過程所驅(qū)動。這一機制深化了對海洋鉬遷移行為的理解?；谛芦@取的數(shù)據(jù)和已發(fā)表的全球數(shù)據(jù)集，研究團隊重新估算了全球氧化性沉積物對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)歷史時期—如古元古代、寒武紀、早侏羅世以及二疊—三疊紀交界等階段—全球海洋中“硫化缺氧（euxinic）”海盆的分布范圍。這意味著，遠古海洋可能比我們過去想象的更加“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)動了生命的演化和大爆發(fā)（如寒武紀生命大爆發(fā)），這項研究為我們更清晰地描繪生命演化的背景舞臺提供了關(guān)鍵線索，有助于解答“生命從何而來”這一深層科學問題。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指標反演地球歷史環(huán)境變化的精度，為理解地球宜居性的演化、應(yīng)對未來環(huán)境變化提供了新的科學依據(jù)。
（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）