10月3日，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院地質(zhì)研究所Thomas M. Blattmann及同濟大學(xué)劉志飛共同通訊在Science 在線(xiàn)發(fā)表題為"Mineralogical control on the fate of continentally derived organic matter in the ocean"的研究論文，揭示了粘土礦物是有機質(zhì)在海洋沉積物中長(cháng)期保存的“奧秘”。
從達爾文時(shí)代開(kāi)始，有機質(zhì)長(cháng)期保存就一直是困擾地球科學(xué)界的難題。由同濟大學(xué)與瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院合作進(jìn)行的這項研究，發(fā)現陸地來(lái)源的土壤成因有機質(zhì)，在海洋里搬運和沉積過(guò)程中，從“蒙脫石”表面被剝離分解，被海洋成因的有機質(zhì)所取代。但同樣是陸地來(lái)源的巖石成因有機質(zhì)，在海洋環(huán)境中與“云母”和“綠泥石”緊密結合，則不發(fā)生變化。
“這個(gè)結果表明，陸地來(lái)源有機質(zhì)在海洋沉積物中的長(cháng)期保存，是由層狀硅酸鹽礦物這個(gè)一級因素所控制的。”論文的共同通訊作者、同濟大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗室劉志飛教授說(shuō)，“有機質(zhì)含量和礦物表面積之間存在的重要關(guān)系，前人進(jìn)行了大量研究，但對這種關(guān)系的性質(zhì)，卻一直沒(méi)能清楚解釋。我國的南海及其周邊，具有高度空間多樣性的粘土礦物分布特征，為定量驗證這種關(guān)系提供了天然實(shí)驗條件。”
研究團隊通過(guò)多年調查，發(fā)現南海北部的呂宋島，僅提供土壤成因的“蒙脫石”；而臺灣島則僅提供巖石成因的“云母”和“綠泥石”。
他們通過(guò)在南海北部布設深海沉積物捕集器錨系觀(guān)測系統，獲得了時(shí)間序列源自呂宋島和臺灣島的粘土礦物，及其攜帶的陸源有機質(zhì)。然后，再進(jìn)行放射性碳測年、有機碳穩定同位素、層狀硅酸鹽礦物表面積以及礦物含量定量研究等高精度實(shí)驗分析，從而首次清晰地揭示出：粘土礦物的種類(lèi)是影響有機質(zhì)保存的最重要因素。
國家自然科學(xué)基金委于2011年啟動(dòng)的“南海深海過(guò)程演變”（簡(jiǎn)稱(chēng)“南海深部計劃”），執行以來(lái)取得了豐碩成果。我國科學(xué)家通過(guò)對南海深部進(jìn)行系統觀(guān)測，取得了一系列新發(fā)現；在南海深部重大科學(xué)問(wèn)題上，提出了挑戰傳統認識的新觀(guān)點(diǎn)，取得了南海深部研究的科學(xué)主導權。
專(zhuān)家們認為，劉志飛研究團隊取得的這項最新成果，回答了有機質(zhì)最終封存在海洋沉積物中的驅動(dòng)機制，對于地球早期、甚至地外天體有機質(zhì)長(cháng)期保存研究具有重要科學(xué)意義。同時(shí)，也進(jìn)一步拓展了南海作為海洋前沿科學(xué)問(wèn)題“天然實(shí)驗室”的研究空間。
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