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有机质在海洋沉积物中长期保存的“奥秘”?
发布时间:2020-12-24  文章来源:网络  网络编辑:(管理员)

在我国海洋科学第一个大规模基础研究计划——“南海深部计划”的支持下,科学家发现有机质在海洋沉积物中长期保存的“奥秘”。国际权威期刊《科学》杂志4日在线发表了相关论文。

从达尔文时代开始,有机质长期保存就一直是困扰地球科学界的难题。由同济大学与瑞士联邦理工学院合作进行的这项研究,发现陆地来源的土壤成因有机质,在海洋里搬运和沉积过程中,从“蒙脱石”表面被剥离分解,被海洋成因的有机质所取代。但同样是陆地来源的岩石成因有机质,在海洋环境中与“云母”和“绿泥石”紧密结合,则不发生变化。

“这个结果表明,陆地来源有机质在海洋沉积物中的长期保存,是由层状硅酸盐矿物这个一级因素所控制的。”论文的共同通讯作者、同济大学海洋地质国家重点实验室刘志飞教授说,“有机质含量和矿物表面积之间存在的重要关系,前人进行了大量研究,但对这种关系的性质,却一直没能清楚解释。我国的南海及其周边,具有高度空间多样性的粘土矿物分布特征,为定量验证这种关系提供了天然实验条件。”

研究团队通过多年调查,发现南海北部的吕宋岛,仅提供土壤成因的“蒙脱石”;而台湾岛则仅提供岩石成因的“云母”和“绿泥石”。

他们通过在南海北部布设深海沉积物捕集器锚系观测系统,获得了时间序列源自吕宋岛和台湾岛的粘土矿物,及其携带的陆源有机质。然后,再进行放射性碳测年、有机碳稳定同位素、层状硅酸盐矿物表面积以及矿物含量定量研究等高精度实验分析,从而首次清晰地揭示出:粘土矿物的种类是影响有机质保存的最重要因素。

国家自然科学基金委于2011年启动的“南海深海过程演变”(简称“南海深部计划”),执行以来取得了丰硕成果。我国科学家通过对南海深部进行系统观测,取得了一系列新发现;在南海深部重大科学问题上,提出了挑战传统认识的新观点,取得了南海深部研究的科学主导权。

专家们认为,刘志飞研究团队取得的这项最新成果,回答了有机质最终封存在海洋沉积物中的驱动机制,对于地球早期、甚至地外天体有机质长期保存研究具有重要科学意义。同时,也进一步拓展了南海作为海洋前沿科学问题“天然实验室”的研究空间。




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