深海沉积研究助力精准重建古海洋环境 - 海底地质历史演化模型

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记者从中国科学院广州地球化学研究所获悉，该研究所科研团队联合中国地质调查局青岛海洋地质研究所科研人员，对西太平洋两个深海沉积岩芯进行了系统研究。他们发现，岩芯中钼同位素组成随深度增加呈现明显升高趋势，且这种变化规律与太平洋其他海域的观测结果相似，暗示其可能具有全球普遍性。该研究成果北京时间11月18日在国际学术期刊《自然·通讯》发表。

地球大气和海洋中的氧气，从几乎为零逐步增长至接近现代水平，是地球宜居环境形成和生命演化的重要基础。如何准确重建地质历史时期海洋与大气的氧气含量，是地球科学前沿课题之一。钼（Mo）作为一种对氧化还原条件敏感的元素，其同位素组成被广泛用于追溯古海洋的氧化还原历史。然而，要准确解读这一“地球化学密码”，必须首先厘清现代海洋中钼的来源、去向及其同位素平衡机制。

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长期以来，科学界普遍以铁锰结壳和结核代表整个海洋氧化沉积物的钼同位素特征。然而，这类沉积物仅占海洋氧化沉积物总量的一小部分，更多、更广泛存在的是富含铁锰（氢）氧化物的深海沉积物。忽略这一主体部分的同位素特征，使得全球钼同位素收支平衡存在显著偏差。

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△西太平洋深海沉积物的地球化学特征及采样位置。

研究团队结合金属元素比值变化，提出垂直变化可能由底层海水中的钼向沉积物中渗透，并在沉积柱内发生再循环过程所驱动。这一机制深化了对海洋钼迁移行为的理解。基于新获取的数据和已发表的全球数据集，研究团队重新估算了全球氧化性沉积物对钼的输出通量及其同位素组成，并据此修正了全球钼同位素质量平衡模型。

△海洋钼（Mo）同位素质量平衡的最新模型。

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更新后的模型显示，以往研究可能显著高估了地质历史时期—如古元古代、寒武纪、早侏罗世以及二叠—三叠纪交界等阶段—全球海洋中“硫化缺氧（euxinic）”海盆的分布范围。这意味着，远古海洋可能比我们过去想象的更加“透气”，整体环境也更有利于早期生命的演化与繁盛。地球氧气含量的变化直接驱动了生命的演化和大爆发（如寒武纪生命大爆发），这项研究为我们更清晰地描绘生命演化的背景舞台提供了关键线索，有助于解答“生命从何而来”这一深层科学问题。该研究不仅揭示了深海氧化沉积物在全球钼循环中的关键作用，也提升了我们基于地球化学指标反演地球历史环境变化的精度，为理解地球宜居性的演化、应对未来环境变化提供了新的科学依据。

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（记者帅俊全褚尔嘉）

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来源：央视新闻

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