廣州地化所在揭示風(fēng)化過程中Mo同位素分餾機(jī)理取得進(jìn)展
準(zhǔn)確限定陸源輸入到海洋的Mo同位素組成是運(yùn)用Mo同位素準(zhǔn)確反演地質(zhì)歷史時(shí)期全球海洋氧化和缺氧事件的重要前提。厘清Mo同位素在地殼巖石風(fēng)化過程中分餾機(jī)制和尋找風(fēng)化產(chǎn)物中偏輕Mo同位素主要長期穩(wěn)定儲(chǔ)庫是限定河流輸入到海洋中Mo同位素通量的主要途徑。然而,目前關(guān)于Mo同位素在巖石化學(xué)風(fēng)化過程中的具體分餾機(jī)制仍然不清楚,同時(shí),風(fēng)化產(chǎn)物中偏輕的δ98Mo的長期穩(wěn)定儲(chǔ)庫仍未找到。因此,解決以上科學(xué)問題對(duì)于限定陸源輸入到海洋的Mo同位素組成通量和完善Mo同位素示蹤功能具有重要的意義。
最近,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所穩(wěn)定同位素地球化學(xué)學(xué)科組王志兵副研究員及合作者調(diào)查了中國海南玄武巖風(fēng)化剖面全巖δ98Mo組成變化特征,以及不同相態(tài)(如Fe-Mn氧化物態(tài)、殘?jiān)鄳B(tài)等)和母巖單礦物(鈦鐵礦、赤鐵礦等)δ98Mo組成。全巖結(jié)果顯示,δ98Mo組成在風(fēng)化剖面三個(gè)階段呈現(xiàn)不同特征,即剖面上部和中部具有偏重于基巖,而下部偏輕基巖。在風(fēng)化剖面上部和中部的δ98Mo組成主要受雨水輸入和氧化還原條件控制,δ98Mo組成較基巖偏重;剖面下部主要受控于淋濾作用影響,即偏重的δ98Mo組成被優(yōu)先淋濾到水溶液中,使得殘留的具有偏輕的δ98Mo。化學(xué)提取實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明,全巖中具有偏輕δ98Mo的組份主要富集在殘?jiān)鄳B(tài)中的Fe-Ti氧化物(如鈦鐵礦)中,而這些Fe-Ti氧化物主要繼承于玄武質(zhì)母巖。由于Fe-Ti氧化物(如鈦鐵礦)具有很強(qiáng)的抗風(fēng)化性,因此其有可能是地球表生系統(tǒng)中輕Mo同位素組份長期穩(wěn)定的儲(chǔ)庫。此外,通過玄武巖和花崗巖化學(xué)風(fēng)化過程中Mo同位素分餾程度的差異,發(fā)現(xiàn)相對(duì)于花崗巖風(fēng)化過程中較大的Mo同位素分餾,玄武巖風(fēng)化過程中Mo同位素的分餾比較小,這種差異可能是由兩種巖石中主要Mo的賦存礦物的不同而引起的。
該研究在國際上率先發(fā)現(xiàn)了地球表生系統(tǒng)中偏輕Mo同位素組成長期穩(wěn)定的儲(chǔ)庫,即Fe-Ti氧化物(如鈦鐵礦),和不同巖石類型(花崗巖和玄武巖)風(fēng)化過程中Mo同位素分餾的差異,對(duì)深入了解化學(xué)風(fēng)化過程中Mo同位素分餾機(jī)制和地球表生過程Mo同位素循環(huán)具有重要的意義。
該研究成果近期發(fā)表于國際地球化學(xué)權(quán)威期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》。該項(xiàng)研究獲得了國家自然科學(xué)基金(41991325, 41703011)、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金重大項(xiàng)目(2019B030302013)、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(廣州)人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專項(xiàng)(GML2019ZD0308)和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFA0601204)等聯(lián)合資助。
論文信息: Wang, Zhibing*, Ma, Jinlong*, Li, Jie, Zeng Ti, Zhang, Zhuoying, He Xinyue, Zhang Le, Wei,Gangjian. 2020. Effect of Fe–Ti oxides on Mo isotopic variations in lateritic weathering profiles of basalt. Geochimica et Cosmochimica Acta, 286:380-403.
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703720304609?dgcid=rss_sd_all。

圖1.左邊為中國海南島地質(zhì)圖和風(fēng)化剖面位置;右邊為文昌玄武巖風(fēng)化剖面柱狀圖。
圖2.文昌玄武巖風(fēng)化剖面中δ98Mo組成和相關(guān)元素含量隨深度變化特征。

圖3.風(fēng)化剖面中不同相態(tài)(如Fe-Mn氧化物態(tài)、殘?jiān)鄳B(tài)等)Mo相對(duì)比例和δ98Mo組成特征。
同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室&科技與規(guī)劃處 供稿

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