上海海洋大学冯东教授团队在G-Cubed期刊发表最新研究成果：冷泉碳酸盐岩逐级化学提取法示踪海水-…

近日，上海海洋大学冯东教授团队联合法国海洋开发研究院、德国汉堡大学、中科院广州地化所等单位的合作者，在国际知名地学刊物Geochemistry, Geophysics, Geosystems发表了题为“Seawater-Fluid Composition Records from Molybdenum Isotopes of Sequentially Extracted Phases of Seep Carbonate Rocks”的研究论文。贾子策博士研究生为论文的第一作者，胡钰副教授和冯东教授为共同通讯作者。

氧化还原敏感元素钼（Mo）的含量及同位素组成（δ98Mo）是重建地质历史时期大气-海洋系统氧化还原状态的有力工具。精准解释沉积记录的δ98Mo信息需要全面了解其在早期成岩过程中钼的埋藏路径和同位素分馏机制。海洋沉积物中的自生钼（Moauth）在记录海水δ98Mo组成和生物地球化学过程中具有很大的潜力。然而，目前对控制自生Mo同位素特征（δ98Moauth）的因素仍然知之甚少。

碳酸盐岩在地质历史时期广泛分布，是重建地质历史时期海洋氧化还原环境的重要载体。现代实例研究表明，冷泉碳酸盐岩记录了其形成时的流体及环境信息。冷泉系统中广泛发育的厌氧硫化环境促使了钼的迁移、转化并以不同相态保存，同时产生相应的同位素分馏，因此冷泉碳酸盐岩是探索海洋早期成岩过程中钼的迁移转化及埋藏路径的绝佳对象。

针对墨西哥湾和南海冷泉区九个站位具有不同矿物成分的冷泉碳酸盐岩，通过逐级化学提取实验，确定了包括全岩（bulk）、总的自生组分（auth）和逐级化学提取部分的碳酸盐相（carb）、铁和锰（氢）氧化物相、黄铁矿相（py）和有机组分（OM）的Mo的含量和δ98Mo组成，研究发现黄铁矿是冷泉碳酸盐岩中钼的主要赋存形式（图1）。δ98Mobulk和δ98Moauth值变化范围较大，分别为1.02‰-1.98‰（n=4）和0.15‰-3.07‰（n=34），主要受铁锰氧化物吸附/解吸硫化氢含量的影响（图2）。在硫化环境中形成的冷泉碳酸盐岩，碳酸盐组分和黄铁矿组分的δ98Mo值差异随着Moauth含量的增加而增大，说明硫化氢浓度对碳酸盐岩沉淀过程中δ98Mo分馏的控制作用。与硫化环境中下形成的冷泉碳酸盐岩的δ98Moauth和δ98Mopy相比，δ98Mocarb与现代海水钼同位素之间变化分馏较小，平均为1.98 ± 0.31‰（n=10），表明δ98Mocarb有潜力用于限定地球历史时期海水δ98Mo组成。

图1. 冷泉碳酸盐岩中钼的赋存形式

图2. 冷泉碳酸盐岩各组分钼同位素特征, δ98Mocarb: 碳酸盐组分钼同位素, δ98Mopy: 黄铁矿组分钼同位素, δ98Mobulk: 全岩钼同位素, δ98Moauth: 自生组分同位素

图3. 海底冷泉系统钼的地球化学行为示意图

Pw: pore water，Sw: Sea water

本研究明确了冷泉碳酸盐岩各组分的Mo含量及δ98Mo“指纹”特征，为研究早期成岩过程中钼的生物地球化学循环过程提供了新的视角。

该项研究工作得到了国家自然科学基金（42225603和42176056）及上海市浦江人才计划（21PJ1404700）等项目的联合资助。

论文信息：Jia, Z., Hu, Y., Bayon, G., Peckmann, J., Wang, X., Gong, S., et al. (2023). Seawater-fluid composition records from molybdenum isotopes of sequentially extracted phases of seep carbonate rocks. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 24, e2023GC011128. https://doi.org/10.1029/2023GC011128

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原标题：《上海海洋大学冯东教授团队在G-Cubed期刊发表最新研究成果：冷泉碳酸盐岩逐级化学提取法示踪海水-孔隙流体的钼同位素组成》

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