王志兵等-G-Cubed:河口系統(tǒng)中早期成巖作用對陸地向海洋輸入Mo同位素組成的降低影響
精確限定陸地向海洋輸入Mo同位素組成對于利用Mo同位素準確重建地質歷史時期全球海洋的氧化和缺氧事件至關重要。作為陸地與海洋物質及能量交換的關鍵節(jié)點,河口系統(tǒng)可能會顯著影響河流輸入海洋的Mo同位素組成。因此,揭示河口系統(tǒng)中Mo同位素分餾的機制,并量化其對河流Mo同位素組成的影響程度,是精確確定河流向海洋輸入Mo同位素組成的核心任務。然而,目前對于河口系統(tǒng)中Mo同位素分餾的程度和機制尚不完全明確,特別是缺乏對沉積物早期成巖孔隙水釋放對Mo同位素影響的直接評估。
針對這一問題,中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學學科組王志兵副研究員、韋剛健研究員等聯(lián)合南京大學洪清泉博士,選擇中國第二大河流河口—珠江口為研究對象,系統(tǒng)地開展了河口系統(tǒng)溶解態(tài)和顆粒物 98Mo的季節(jié)性與空間分布變化的調查研究。研究結果顯示,不論是冬季還是夏季,珠江口水體 98Mo的值都明顯偏離了河水與海水理論混合線的預期(圖1)。通過估算表層沉積物孔隙水釋放Mo通量和分析其同位素組成,該研究提出早期成巖過程中孔隙水的釋放是導致珠江口水體 98Mo值低于預期的主要原因(圖2)。鑒于全球河口以及沿海地區(qū)普遍存在著低氧或缺氧沉積環(huán)境,這種成巖過程的釋放可能對全球河流輸入海洋的Mo同位素產(chǎn)生顯著的降低效應。同時,隨著鹽度的增加,珠江口顆粒物 98Mo值顯示出上升趨勢(從0.02‰增至1.62‰),這表明陸源輸入到海洋顆粒物 98Mo值超過了上地殼(UCC)的平均值。這一趨勢主要受到鐵(氫)氧化物吸附和解吸作用的影響(圖3)。這項研究為理解河口系統(tǒng)中Mo同位素的分餾機制提供了新的見解,并對深入探究地球表生過程中Mo同位素循環(huán)及精確確定河流向海洋輸入的Mo同位素組成具有重要意義。
該研究成果近期發(fā)表于國際知名地學刊物《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》。該項研究獲得了國家重點研發(fā)計劃(2022YFF0800501),國家自然科學基金(41991325,42021002)、廣東省基礎與應用基礎研究基金重大項目(2019B030302013)、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)人才團隊引進重大專項(GML2019ZD0308)等項目支持。
論文信息: Zhibing Wang*(王志兵), Feng Ye(葉豐), Jie Li(李杰), Jinlong Ma(馬金龍), Yiwei Chen(陳怡偉), Xi Liu(劉熙), Chao Huang(黃超), Ti Zeng(曾提), Gangjian Wei(韋剛健), Qingquan Hong(洪清泉). Diagenesis decreasing the Mo isotopic composition in estuarine systems: Implications for constraining its riverine input to ocean. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2024, 25, e2023GC011251. https://doi.org/10.1029/2023GC011251
圖1(a)珠江口水體Mo濃度與鹽度相關性圖,(b)珠江口水體1/Mo比值與 98Mo值的關系圖。理論混合線由珠江河流水體(含西江、北江、東江)和中國南海海水端元確定。
圖2珠江口水體線性圖(a)(Mo/S)–(Mn/S); (b)? 98MoMea-Mix–(Mn/S); (c)? 98MoMea-Mix–(Mo/S)。
圖3珠江口顆粒物相關性圖:(a)夏季 Mo/Al與Fe/Al比值; (b)夏季 98Mo值與Fe/Al比值;(c)冬季和夏季 98Mo值與 13CPOC值;(d)冬季FeFe-Ox/FeBulk和MoFe-OX/MoBulk比值與鹽度; (e)冬季FeFe- Ox/FeBulk和MoFe-OX與 98Mo值; (f)冬季 FeFe-Ox/FeBulk與MoFe-OX/MoBulk的對比。FeFe- Ox/FeBulk和MoFe-OX/MoBulk比值分別表示Fe氧化物相中的Mo的Fe和Mo與全巖中的比值。

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