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新研究揭示甲烷滲漏與鉬富集機制
作者：朱漢斌，李淑       來源：中國科學(xué)報
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中國科學(xué)院南海海洋研究所冷泉與水合物研究團隊同合作者，在國家自然科學(xué)基金項目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用研究研究重大項目等的資助下，在冷泉活動強度示蹤和元素富集機制研究領(lǐng)域取得重要進展。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《地球化學(xué)與宇宙化學(xué)學(xué)報》（Geochimica et Cosmochimica Acta）。
論文通訊作者、中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員李牛表示，研究團隊利用在南海東沙海域的水合物鉆孔巖芯，通過沉積物中鉬同位素（δ98Mo）的研究，揭示了冷泉沉積物中鉬的富集機制，并指出鉬同位素具有示蹤冷泉活動強度的潛力。
海洋沉積物釋放的甲烷對海底生態(tài)環(huán)境乃至地球氣候系統(tǒng)可能產(chǎn)生顯著影響。在海底冷泉沉積物中，鉬的富集與甲烷釋放事件密切相關(guān)，這些沉積物可能是海洋中潛在的鉬匯。然而，冷泉沉積物中鉬富集的具體機制尚未完全明確。
該研究對南海天然氣水合物區(qū)域的鉆孔沉積物（GMGS2-8、GMGS2-16）進行了鉬同位素分析。分析結(jié)果顯示，冷泉沉積物中的自生鉬同位素組成（δ98Moauth=0.18‰~3.31‰，NIST SRM 3134）與現(xiàn)代富含鐵、貧硫化氫的沉積物以及弱缺氧沉積物相似。
其中較高的自生鉬同位素（δ98Moauth>1.5‰）反映了較低甲烷滲漏情況下，海水中的鉬通過擴散作用進入沉積物孔隙水中，并在硫化環(huán)境中轉(zhuǎn)變成硫代鉬酸鹽，導(dǎo)致鉬同位素分餾。而自生鉬同位素值的降低與沉積物Fe/Al和Mn/Al的升高則表明，在甲烷滲漏強烈的情況下（存在甲烷氣泡），鐵錳氧化物和氫氧化物顆粒的穿梭過程更為活躍。
研究認(rèn)為，在甲烷滲漏通量較低時，沉積物中的鉬主要來源于海水中鉬的向下擴散。而在甲烷滲漏強度較高時，向上的甲烷氣泡和羽狀流促進了大量鐵和錳從沉積物深部釋放到上層水體，這些釋放出的鐵和錳遇到氧化的底層水后形成氧化物和氫氧化物顆粒。這些顆粒從海水中吸附鉬，隨后又回到沉積物中，在缺氧條件下分解釋放出鉬。釋放出的鉬被沉積物孔隙水中的硫化氫固定，最終導(dǎo)致冷泉沉積物中鉬的富集。
該研究揭示了鐵錳顆粒穿梭過程在甲烷滲漏區(qū)域鉬封存中的重要作用，并指出冷泉沉積物中的鉬同位素組成有潛力作為限定甲烷滲漏強度的地球化學(xué)指標(biāo)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.04.003
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