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南海海洋所?|?基于遺傳圖譜和QTL定位發現Polycystin基因參與牡蠣殼形成

中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態實驗室（LMB）喻子牛研究員團隊在牡蠣高密度遺傳連鎖圖譜構建和殼生長QTL定位、功能基因驗證方面取得重要進展，相關研究成果High-resolution genetic maps and QTL mapping applications reveal Polycystin gene involvement in oyster shell formation正式發表于國際綜合期刊《iScience》。南海海洋研究所助理研究員馬海濤、副研究員秦艷平等為論文共同第一作者，研究員喻子牛和研究員張躍環為論文通訊作者。香港牡蠣和熊本牡蠣是華南沿海重要的經濟優勢牡蠣種，團隊成功進行了兩種牡蠣間的人工遠緣雜交。本研究以兩種牡蠣正反交家系為材料，構建了它們的高密度遺傳連鎖圖譜。正交家系中母本（香港牡蠣）獲得了10個連鎖群，與其染色體數一致，標記間的平均間隔為1.5cM，圖譜總長度為899.37cM，圖譜的覆蓋率為97.30%；父本（熊本牡蠣）也獲得了10個連鎖群，與其染色體數一致，標記間的平均間隔、圖譜總長度、圖譜覆蓋率分別為1.22cM、836.94cM、97.40%。反交家系中母本（熊本牡蠣）獲得了10個連鎖群，與其染色體數一致，標記間的平均間隔為0.94cM，圖譜總長度為1096.09cM，圖譜的覆蓋率為98.63%；父本（香港牡蠣）獲得了10個連鎖群，與其染色體數一致，標記間的平均間隔、圖譜總長度、圖譜覆蓋率分別為1.23cM、653.36cM、97.04%。另外熊本牡蠣整合遺傳圖譜標記間的平均間隔達到0.75cM。圖1 高密度遺傳連鎖圖譜根據兩個作圖家系的表型數據和遺傳連鎖圖譜，共定位了35個與殼生長相關QTL位點，可解釋的表型遺傳變異為6.1-26.4%（殼高）、4.9-20.0%（殼長）。通過基因組基因比對，在QTL上共鑒定出22個候選基因，其中Polycystin基因具有最大LOD值和最高可解釋的表型變異（26.4%-殼高/20.0%-殼長）。該成果在兩種牡蠣中首先克隆了Polycystin基因的全序列；q-PCR發現在牡蠣外套膜中表達水平最高，破殼試驗中其表達水平隨著貝殼形成過程發生變化，原位雜交也發現該基因表達于外套膜外褶和中褶邊緣區域；不同發育階段的定量表達分析，發現在兩種牡蠣中從受精卵開始表達量逐漸升高并在囊胚期達到最高峰，該基因可能參與了牡蠣殼早期發育的鈣離子儲存，為擔輪幼蟲及后期牡蠣殼發育提供基礎；RNAi技術成功抑制該基因表達后，通過掃描電鏡發現新生貝殼出現礦物層沉積不規則的現象。綜上所述，Polycystin基因很可能通過介導鈣離子運輸的方式參與了牡蠣殼形成。圖2 功能驗證Polycystin基因參與了牡蠣殼形成本研究首次構建了香港牡蠣和熊本牡蠣的高密度遺傳連鎖圖譜并定位了殼生長相關QTL位點，并證明Polycystin基因參與了牡蠣殼形成，研究結果將為兩種牡蠣的分子育種提供理論基礎和技術支撐。該成果得到了廣東省自然科學基金、國家自然科學基金、國家貝類產業技術體系、科技部重點研發計劃、廣東省重點研發計劃、海南省重點研發計劃和廣州市重點研發計劃等項目的聯合資助。相關論文信息：High-resolution genetic maps and QTL mapping applications reveal Polycystin gene involvement in oyster shell formation. iScience,2025,28: 113986.?原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.113986

2025-11-24

廣州地化所劉亮、徐義剛等-SA：成分巖石圈在地幔柱作用下的物質再分布塑造規模迥異的洋底隆起

?長期以來，熱點隆起（Hotspot Swell）的形成被認為與地幔柱活動密切相關，但對于那些分布范圍更廣、高度更低的“超級隆起”（Superswell）的成因（圖1），學界始終未能達成共識。近日，一項發表在Science Advances的研究，對兩類洋底隆起的成因提出了新見解，為理解地幔柱的深部動力學演化過程與淺表響應提供了新思路。圖1. “典型”熱點隆起（夏威夷，a-c）與“超級隆起”（東南太平洋，d-f）?該項研究由中國科學院廣州地球化學研究所徐義剛院士團隊、西班牙ICM-CSIC?Jason P. Morgan教授團隊、及美國哈佛大學的W. Jason Morgan教授（已故）共同完成。研究團隊通過綜合分析天然觀測數據與數值模擬結果，嘗試解讀了洋底隆起的寬度隨大洋年齡的增長而降低、而高度則相應增高的趨勢。圖2. 洋底熱點隆起規模與大洋年齡的關系?為了總結洋底熱點隆起的特征，研究團隊參考已有的洋底熱點目錄，統計了其寬度和平均高度（移除洋底冷卻沉降效應之后）（圖2）。通過分析發現，位于>50 Ma洋底的熱點隆起傾向于呈現狹窄且高聳的形態，而位于<20 Ma洋底的熱點隆起則主要表現為寬闊且低矮的形態。此外，在靠近洋中脊的區域，熱點隆起會沿著與中脊平行的方向延伸，導致長軸上的高度/寬度小于短軸。這些觀測結果表明，普通的熱點隆起與更寬闊的超級隆起分別傾向于在古老和年輕的大洋板塊上發育。?為了深入探究這一規律背后的動力學機制，研究團隊構建了可壓縮型數值模型，模擬了地幔柱與不同年齡大洋巖石圈之間的相互作用（圖3）。模擬結果成功再現了熱點隆起規模的演化趨勢（圖4）。結果顯示，無論是普通熱點隆起還是超級隆起，都可能源于地幔柱與大洋巖石圈的相互作用（圖3）。研究團隊強調，年輕大洋板塊之下存在著由洋中脊熔融抽取形成的、粘滯殘余“成分巖石圈”（Compositional Lithosphere）。當大洋年齡較小時，這種成分巖石圈的厚度會顯著大于“熱巖石圈”（Thermal Lithosphere），并且比后者具有更小的密度與粘度。當地幔柱物質上升到淺部時，成分巖石圈會因受到縱向擠壓而在橫向上發生形變，表現為地幔柱周邊的局部加厚（圖3f）。隨著大洋年齡的降低，巖石圈整體粘度會降低，其受到地幔柱擠壓后的加厚范圍則會增加，進而導致淺表隆起范圍的擴大；但由于單位時間內上涌的地幔柱物質有限，熱點隆起的平均高度也會相應降低（圖4）。因此，年輕大洋成分巖石圈受地幔柱沖擊后的物質再分布被認為是導致超級隆起形成的關鍵因素。（類似上涌導致巖石圈物質再分布的現象也見于Liang Liu et al., 2025, Nat Commun, 16(1), 7603. 其中，深部上涌誘發的離散流場會將上涌中心的巖石圈底部物質往兩側推擠，導致中心處巖石圈薄于兩側，以至淺表出現不同程度的沉降）。圖3. 典型熱點隆起（a-c）與超級隆起（e-f）的數值模擬結果圖4.?模型呈現的熱點隆起規模與大洋年齡的相關性?該項研究較好呈現了巖石圈的“蓋層”效應（Lid Effects），有效地展示了熱巖石圈對地幔熔融的限制作用（圖5a-5b）。模擬結果顯示，地幔柱在上升過程中，可在地幔過渡帶、~260公里深度處及巖石圈底部發生不同程度的滯留，為解讀對應層位存在的地震波不連續界面以及大洋巖石圈地震學LAB的本質提供新思路（圖5c-5e）。研究還發現，前人對地核熱流通量的估算方法大多基于對熱點隆起規模的測量。然而，本研究表明，相同地幔柱體積下的熱點隆起規模會隨著大洋年齡的變化而變化，這意味著以往的估算可能存在較大偏差。因此，該研究為重新審視地核熱流通量的估算方法提供了依據。圖5. 模型中地幔柱的熔融行為（a-b）、物質運移（c）、溫度演化（d）、縱向結構（e）等結果的匯總?綜上，本研究不僅為理解地幔柱導致的熱點隆起規模提供了新視角，也為探索地幔柱的深部動力學演化過程及其淺表響應開辟了新思路。通過綜合天然觀測數據與數值模擬結果，研究揭示了地幔柱導致巖石圈物質再分布的淺表響應形式，強調了大洋成分巖石圈對地幔柱上涌和地幔熔融的關鍵制約作用。研究進一步表明，地幔柱在大洋板塊下方的活動頻率可能高于以往認識，且其影響范圍可能更為廣泛。?劉亮副研究員是本文的第一作者、共同通訊作者，J.?P.?Morgan教授為本文的共同通訊作者。該項工作受到國家重點研發計劃—常規項目和青年科學家項目以及國家自然基金委項目的聯合資助。論文信息：Liu, L.*（劉亮），Morgan, J.P.*，Xu, Y.G.（徐義剛），Long, S.M.，De Montserrat?A.，Morgan, W. Jason，2025，Science Advances. 11(46).全文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady1276.

2025-11-17

廣州地化所王曉、趙時真、李軍等-ES&T：清潔空氣行動下我國大氣PAHs來源與健康風險演變

????近日，中國科學院廣州地球化學研究所先進環境裝備與污染防治技術全國重點實驗室張干研究員團隊取得了大氣多環芳烴（PAHs）污染源解析與風險演變研究的新進展。團隊將黑碳的放射性碳同位素豐度（BC-14C）引入正定矩陣分解（PMF）模型，解決了其中生物質燃燒源與化石燃燒源分配不足的瓶頸問題，并解析了2008-2020年我國清潔空氣行動兩階段（2013-2017年第一階段、2018-2020年第二階段）PAHs的來源演變與健康風險變化，為PAHs污染精準管控與公共健康防護提供了科學依據。相關成果于10月13日在線發表于《Environmental Science & Technology》。????PAHs是一類具有高毒性的有機污染物，其中16種被美國環保署（USEPA）列為優先控制污染物。我國一直是大氣PAHs的排放大國。PAHs與大氣黑碳（BC）均是有機質燃燒的產物，二者呈典型的“污-碳同源”共排放。PMF模型是PAHs來源解析的重要手段，但僅以16種優控PAHs作為模型變量，仍難以精準區分生物質燃燒與化石燃燒貢獻，其原因在于不同來源PAHs的分子指紋具有較高的相似性。同時，現有的管控措施多聚焦于PAHs總濃度下降，對其毒性變化與健康風險的動態關聯認識不足，尤其缺乏不同政策階段來源貢獻與風險演變的系統研究。????針對上述問題，中國科學院廣州地球化學研究所博士后王曉與趙時真副研究員、李軍研究員等合作，分析了2008-2020年間我國21個典型城市（圖1）大氣中的優控PAHs，并將可精準區分化石源（煤燃燒、交通源）與非化石源（生物質燃燒）的BC-14C引入PMF模型，以有效約束模型對PAHs的來源分配。團隊還計算了苯并[a]芘等效濃度（BaPeq），評估了其終生肺癌增量風險（ILCR）。????團隊發現，我國清潔空氣行動對PAHs污染的調控效果呈現出顯著的階段性差異（圖2）。第一階段（2013-2017年），依托末端治理措施（如工業提標、淘汰落后產能）與清潔供暖改造，北方地區PAHs濃度大幅下降49.4%，其中供暖季降幅達59.5%，主要緣于煤燃燒排放減少；第二階段（2018-2020年），改善明顯放緩，北方PAHs濃度僅小幅下降，南方基本持平，生物質燃燒排放保持穩定，而交通源貢獻持續上升。????團隊還發現，第二階段呈現出“PAHs總濃度下降但毒性上升”的重要趨勢（圖3）。PAHs的苯并[a]芘當量（BaPeq，毒性指標）在第一階段下降45.5%后，卻在第二階段反彈上升45.2%（2017年4.2 ng/m3?升至2020年6.1 ng/m3）。在第二階段，大氣苯并[a]芘（I類致癌物）濃度超過國家環境空氣質量標準（1 ng/m3）3倍以上，致各人群（成人、兒童、老年人）終生肺癌增量風險（ILCR）均超過USEPA可接受閾值（1.0×10–6）且呈上升趨勢。這與交通源貢獻增加直接相關；交通源排放的高環PAHs（如苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘）的生物可及性更強，更易引發健康危害。????該研究首次通過與PAHs具同源性的BC的14C豐度約束PMF模型源解析，厘清了清潔空氣行動下PAHs來源的階段性演變，強調交通源已成為當前我國PAHs毒性與健康風險上升的重要驅動因素。未來需加強遏制交通源PAHs排放，協同推進污染減排與健康風險削減。????王曉為該論文的第一作者，趙時真和李軍為共同通訊作者，哈爾濱工業大學馬萬里教授和中國科學院煙臺海岸帶研究所田崇國研究員為主要合作者。該研究受到國家自然科學基金重點項目、重大項目和青年項目、廣東省基礎與應用基礎研究重大項目，和中國博士后科學基金等項目的資助。論文信息：Wang, X（王曉）.; Zhao, S.（趙時真）; Tang, J.（唐嬌）; Yao, C.（姚楚鑫）; Tian, L.（田樂樂）; Tian, C.（田崇國）; Ma, W.（馬萬里）; Zhang, G.（張干）; Li, J.（李軍）, Decadal Shifts in PAH Sources and Health Risks in China under Clean Air Actions. Environmental Science & Technology 2025, 59, (42), 22749-22758.論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c08543圖1. 中國典型城市在2008、2013、2017、2020年開展的四次外場觀測采樣點分布圖；（b）2008、2013、2017和2020年北方地區采暖季（HS-N）、南方地區采暖季（HS-S）、北方非采暖季（Non-HS-N）和南方非采暖季（Non-HS-S）PAHs濃度的變化趨勢。（c）2008、2013、2017和2020年13種PAHs的濃度和相對貢獻的分布特征。圖2. （a）2013、2017和2020年PMF模型初始結果與引入14C-BC約束結果中PAHs四種來源之間的貢獻比較。（b）兩次清潔空氣政策階段，燃煤、生物質燃燒、交通排放及其他來源PAHs濃度的下降趨勢。（c）2008、2013、2017和2020年中國南方和北方的采暖季（HS）和非采暖季（Non-HS）不同來源PAHs濃度的季節性和區域性變化。圖3. 清潔政策驅動下大氣PAHs“濃度水平-來源結構-毒性效應”的動態變化趨勢示意圖

2025-10-31

廣州地化所黃曉晴、張艷利、王新明等-JGR-A：城區消耗臭氧層物質與氫氟碳化物的高頻觀測及排放約束

?過去數十年，在《蒙特利爾議定書》及其修正案推動下，全球消耗臭氧層物質（ODS）排放顯著下降，但一些ODS的意外排放國際社會廣泛關注；與此同時，作為ODS替代品的氫氟碳化合物（HFCs）使用與排放迅速增長。HFCs是強溫室效應氣體，隨著《基加利修正案》啟動HFCs削減，應對全球HFCs排放持續攀升已成為新的挑戰。?作為全球最大的ODS與HFCs生產和消費國，中國亟需建立獨立、可靠且高質量的區域大氣觀測體系，把握大氣濃度變化并通過自上而下反演校核自下而上排放清單。以往ODS和HFCs長期觀測，主要集中在全球或區域背景點，這有利于避免局地影響、有效反映長期演變趨勢。然而，ODS和HFCs是人為活動產物，在城區開展觀測，能更快速、更強烈地感受區域排放“脈膊”。珠江三角洲作為全球最大的城市-工業集聚區之一，是ODS和HFCs使用和排放的關鍵熱點區域，在這一地區城市背景點開展連續觀測，有利于厘清排放格局、制定針對性減排策略。?中國科學院廣州地球化學研究所王新明研究員和張艷利研究員課題組黃曉晴博士后等，解決了ODS和HFCs城區連續觀測“記憶效應”的難題，自2021年起，在珠江三角洲城區背景點對50余種鹵代痕量氣體開展高精度在線觀測。近期，研究團隊集中分析了2022年4月至2023年3月為期一年的高頻、高精度在線觀測數據，重點分析了我國受控的16種主要ODS與HFCs的濃度變化特征，并對其排放水平進行約束與評估。?研究發現，氟氯烴（CFCs）和哈龍這些已淘汰的ODS物種，其城市本底值僅比北半球基線濃度高1–5%（圖1），且持續下降，顯現我國履約成效；但冬季頻發的CFC-113與CFC-13異常高值，常與HFC-23（HCFC-22生產的副產物）高值同步出現（圖2），它們主要不是本地排放，而是異地大氣傳輸來源，且可能與氟化工生產中部分ODS作為原料使用或反應副產物的排放泄露有關。進一步用示蹤劑法估算結果顯示，2022年中國東南部CFC-113與CFC-13總排放約占全球的31%（圖3）。夏季HCFCs和HFCs濃度顯著升高，可達冬季平均濃度的2倍（圖2），制冷設備運行與維護過程的泄露是這類物質的主要來源。估算結果顯示，2022-2023年中國東南部HFC-32與HFC-125總排放可達39 ± 8 Tg CO2-eq yr-1，約占本研究16種物質總排放的32%以及我國溫室氣體總排放量的0.3%（圖3）。?在氣候變暖、空調保有量增長背景下，這些CFCs替代產物排放可能進一步加劇。高時間分辨率長期監測一方面可驗證區域減排成效，而在重點城市或工業區開展這種監測，還能及時發現排放方面的新問題新動向，為有效監管與核算提供支撐，有助于生產、消費、回收與安全銷毀等環節的“全鏈條”減排。?本研究受到國家自然科學基金委創新研究群體項目、國家重點研發計劃項目、廣東省科技廳、廣州市科技局等項目的聯合資助。相關研究成果近期發表在Journal of Geophysical Research:?Atmospheres期刊。?論文信息：?Huang,X.?(黃曉晴),Zhang,Y.*?(張艷利),Wang,Y.?(王儀),Xiao,C.?(肖春麟),Ran,H.?(冉浩汎),?and Wang,X.*?(王新明),?2025.?Year-long high-frequency observations of 16 regulated ODS and HFCs in urban Guangzhou,South China: implications for regional emissions. Journal of Geophysical Research: Atmospheres,130,e2025JD044612?論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2025JD044612??圖1 ODS與HFCs城市本底濃度相對于全球背景的年平均增量圖2 ODS與HFCs濃度時間序列（urban_bl：城市本底濃度；單位：ppt）圖3?中國東南部（2022-2023年）ODS和HFCs排放與前期研究的比較

2025-11-11

廣州地化所王志兵、韋剛健等-NC：現代海洋鉬（Mo）同位素與通量更新：基于深海氧化沉積物的新約束

?地球大氣與海洋的氧氣含量，從早期近乎為零的狀態逐步攀升至接近現代水平（圖1），這一演化過程在塑造地球演化歷史、為生命起源與繁盛創造必要條件，以及推動地球宜居環境形成等方面，發揮著不可替代的關鍵作用。重建地質歷史時期大氣與海洋的氧氣含量及演化過程，是當前地球科學領域的重要課題。其中，利用氧化還原敏感型地球化學指標重建大氣與海洋氧氣含量，是該領域最核心的研究方法。海相地層中的氧化還原敏感元素（如?S、Mo、Fe、Cr、Ce、U 等）及其同位素組成，能夠記錄海水的氧化還原狀態，因此常被用于解譯遠古時期大氣與海洋的氧化還原演化過程。在眾多指標中，鉬（Mo）因其豐度與同位素組成對氧化還原條件具有獨特的響應特征，已成為重建古大氣與海洋氧化還原環境的經典替代指標。然而，要利用Mo的豐度與同位素組成準確重建地質歷史時期全球海洋的氧化還原演化過程，前提是精準厘清現代海洋Mo循環過程及其同位素收支平衡機制。圖 1. 地質歷史時期地球大氣氧氣含量演化樣式圖，展示了從過去到現在大氣氧氣含量隨時間的變化趨勢，數據來源為 Lyons et al.,Nature 2014。?????盡管目前已有大量研究明確了海洋Mo主要源匯的同位素組成特征，但全球Mo同位素收支平衡仍存在顯著不確定性。當前主流模型普遍假設，鐵錳結殼與結核可代表所有海洋氧化沉積物的同位素組成特征。然而，該假設忽略了富含鐵錳（氫）氧化物深海氧化沉積物—其總體體量遠超過鐵錳結殼與結核的總和。這類以鐵錳（氫）氧化物顆粒包膜及微結核為典型特征的深海氧化沉積物，是海洋Mo元素重要的氧化性匯。上述儲庫體量的巨大差異，使得 “以鐵錳結殼與結核作為整個海洋氧化沉積物匯同位素組成代表” 的合理性備受質疑。此外，鐵錳結殼與結核所吸附Mo的同位素組成特征，可能與遠洋沉積物中鐵錳（氫）氧化物顆粒所吸附的同位素特征存在差異，這種差異或導致不同儲庫中自生?δ??Mo 值產生顯著分異。圖2. 西太平洋深海沉積物的地球化學特征及采樣位置。（A–B）采樣站位示意圖（黃色五角星表示采樣點）。（C–D）整體沉積物中鉬（Mo）與錳（Mn）及鐵（Fe）含量關系圖。圖中同時展示了來自印度洋和太平洋的綜合數據集（n = 1,955）。???為解決上述不確定性、深化對全球海洋Mo同位素收支平衡的認知，亟需對富含鐵錳（氫）氧化物的深海遠洋沉積物開展系統的Mo同位素組成研究。針對這一科學問題，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，聯合中國地質調查局青島海洋地質研究所鄒亮研究員等展開研究。團隊選取西太平洋海域的兩個深海遠洋沉積物巖芯為研究對象（圖 2），系統調查了深海沉積物全巖及不同相態 Mo 同位素的空間分布特征（圖 3）。研究結果顯示，研究區深海沉積物的?δ??Mo 值介于 -0.55‰至 0.19‰之間，顯著高于鐵錳結核與結殼的 δ??Mo 值（-0.70‰）。該研究最顯著的發現是，巖芯中鉬同位素組成隨深度呈現逐漸升高的趨勢：巖芯 XT19 的 δ??Mo 值由 -0.52±0.04‰升高至0.12±0.08‰；巖芯 GC112 的 δ??Mo 值由 -0.55±0.04‰升高至 0.19±0.03‰（圖 3）。這種垂向變化規律與太平洋南部及中部海域的觀測結果相似，暗示其可能具有全球普遍性。同時，基于兩份巖芯的?δ??Mo 值變化趨勢與?Mo/Ti 比值的升高、Mn/Mo 及?Fe/Mo 比值的降低呈現顯著一致性（圖?3），研究團隊推測：深海沉積物 δ??Mo 隨深度逐漸偏重的機制，可能是由底層海水鉬向沉積物的滲透作用，以及隨后在深部沉積物柱中的循環過程共同驅動。圖3. 西太平洋深海沉積物中隨深度變化的鉬同位素與金屬比值。該圖展示全巖樣品以下參數的深度剖面：（A）錳鈦比（Mn/Ti）、（B）鐵鈦比（Fe/Ti）、（C）鉬鈦比（Mo/Ti）、（E）鐵鉬比（Fe/Mo）、（F）錳鉬比（Mn/Mo）；（D）同時呈現全巖沉積物（空心符號）與提取的鐵錳（氫）氧化物相（實心符號）的鉬同位素值（δ??Mo）?！癿bsf” 表示海底以下深度（單位：米）。作為參考，黃色條帶代表水成鐵錳結殼與結核的平均 δ??Mo 值（-0.70±0.14‰）。???最后，通過整合本次研究獲得的分析數據與已發表的深海遠洋沉積物Mo濃度及同位素數據，計算得出氧化性沉積物Mo輸出通量為?1.52×10? mol/y，其對應的 δ??Mo 值為 -0.09±0.23‰。研究人員進一步依據上述參數修正了全球Mo元素和同位素收支平衡模型（圖 4）。修正后的平衡模型不僅深化了對深海遠洋沉積物在全球Mo循環中貢獻的認知，同時提升了基于Mo同位素的古海洋學重建精度。更新后的全球Mo同位素質量平衡模型表明，以往研究顯著高估了古海洋 euxinic 環境（即缺氧且富含硫化氫的環境）的海底分布范圍（圖 5）。圖 4. 海洋鉬（Mo）同位素質量平衡的最新模型。該示意圖展示了全球Mo收支平衡中的主要輸入項（紫色圓圈：河流輸入、低溫熱液輸入）與輸出項（綠色圓圈：各類沉積物、高溫熱液輸出）。每個圓圈的大小與估算通量成正比，通量數值標注于圓圈內（單位：×10? mol / 年，黑色字體）。本模型的概念框架基于 Little 等人（2025 年）的研究成果。圖?5. 海水δ??Mo與海洋匯分布關系的模擬結果。該模型基于?euxinic 匯（FEUX）、還原態匯（FRED）及氧化態匯（FOX）的相對占比，展示了海水?δ??Mo 的穩態值。紅色圓點代表現代鉬同位素收支平衡狀態，淺藍色陰影區域為不合理的質量平衡解。帶箭頭標注的陰影區域則呈現了隨深海氧化程度增強，海水?δ??Mo 值的預測變化趨勢（據?Chen 等人，2015 年修改）。????該研究成果近期發表于國際知名刊物?Nature?Communications。王志兵副研究員為第一作者和通訊作者，中國地質調查局青島海洋地質研究所鄒亮研究員為共同通訊作者。該項研究獲得了國家重點研發計劃，國家自然科學基金、中國地質調查局地質調查二級項目，廣東省基礎與應用基礎研究基金等項目支持。廣東海洋地質調查局鄧義楠教授提供了部分深海沉積物樣品。?論文信息：?Zhibing Wang*,Jie Li,Bangqi Hu,Liang Zou*,Xue Ding,Le Zhang,Jinlong Ma,Gangjian Wei. Revised Oceanic Molybdenum Isotope Budget from Deep-Sea Pelagic Sediments.?Nat Commun 16,10086 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-65006-5論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65006-5

2025-11-21

廣州地化所管世東等-GCA：第一性原理揭示磷在核幔分異過程中的分配機制

????磷是DNA與RNA的必需組分，其地球化學行為對行星分異和生命演化研究具有重要指示意義。作為典型的中等親鐵元素，磷的金屬/硅酸鹽分配系數對壓力（P）和溫度（T）極為敏感，是限定早期巖漿洋熱力學條件的關鍵參數?，F有研究表明：硅酸鹽地球（BSE）的磷豐度出現明顯虧損（圖1），其虧損機制被認為與核幔分異有關，即在核幔分異過程中，磷在高壓下的親鐵性導致大量的磷進入地核。然而，在核幔分異所對應的高壓條件下，磷的分配行為至今仍未厘清。并且現有低壓（<20 GPa）實驗數據顯示，磷的擬合結果呈現多種價態。這種價態分歧外推至高壓區間，顯著放大了分配系數的不確定性。圖1：以CI球粒隕石為基準，經Mg歸一化的硅酸鹽地球元素豐度隨50%冷凝溫度的變化。圖2：前人實驗及本研究不同價態磷在金屬和硅酸體系中的分配系數。?????針對上述問題，中國科學院廣州地球化學研究所博士研究生管世東在導師王煜研究員和杜治學研究員的指導下，聯合美國普林斯頓大學鄧杰團隊，采用第一性原理分子動力學方法，系統考察了10–135 GPa、3000–5000 K條件下三種價態（+5、+2、0價）磷的分配特征。結果表明，各價態分配系數均隨壓力出現展現明顯升高趨勢（圖2）。在高壓端元，磷的分配系數極高——這意味著早期增生階段進入地球的磷，幾乎盡數被地核“吸走”，從而為核幔分異導致BSE磷虧損提供了直接證據。圖3：（a）單階段及（b）多階段增生模型?????結合早期地球增生模型，傳統單階段模型假設地球僅經歷一次核幔分異。模擬表明，在該模型對應的核幔分異壓力（圖3a灰色區）下，磷的分配系數過高，與BSE觀測值（紫色區）不符。為達到現階段BSE中磷的觀測值，必須考慮多階段增生模型，并引入末期大撞擊的化學不平衡機制：地球經歷多次核幔分異，而最后數次巨型撞擊因規模大、混合時間短，其金屬核無法與周圍地幔充分平衡，直接并入原始地核。進一步研究表明，若末期撞擊體已分異，則需至少兩次完全不平衡事件（圖3b）；若撞擊體保持未分異，則單次約6 %地球質量的碳質球粒隕石（CC）胚胎撞擊即可滿足BSE磷觀測約束。本研究首次將多價態磷的高壓分配行為量化，為非平衡增生模型提供了關鍵證據。????該成果于近日發表在國際地學期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上，本研究得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項以及廣東省自然科學基金的資助。論文信息：Guan,SD (管世東),Luo,HY (羅海洋),Du,ZX (杜治學),Deng,J (鄧杰),Wang,Y* (王煜),2025. Ab initio?simulations on metal-silicate partitioning of phosphorus during Earth’s core formation,Geochimica et Cosmochimica Acta?411,39-49,https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.11.017.

2025-11-25

廣州地化所劉懋銳、王軍、王強等-NSR：首次發現地幔中存在重硅同位素儲庫

?近日，中國科學院廣州地球化學研究所王強研究員團隊在National Science Review（《國家科學評論》, NSR）在線發表題為“Discovery of a heavy silicon isotope mantle reservoir”的研究論文。該研究系統地報道了來自喜馬拉雅-青藏造山帶碰撞后鉀鎂煌斑巖和伴生地幔輝石巖捕虜體的全巖和礦物原位硅同位素數據，結果顯示出獨特的重硅同位素特征，為地球深部存在重硅同位素儲庫提供了新證據。綜合巖石地球化學分析與同位素分餾模擬，團隊提出這種重硅同位素儲庫的形成與俯沖印度大陸板片熔體引起的地幔交代作用有關。?硅是地球中豐度第三的元素，其在地球不同地質儲庫中的分布與循環過程對理解地球內部物質分異和地表環境演化具有重要意義。硅有三種穩定同位素(28Si, 29Si, 和30Si)，常被應用于示蹤硅的地球化學循環過程。然而，要準確利用硅同位素作為“示蹤劑”，必須明確其在各類地質儲庫中的組成特征。傳統觀點認為，地幔高溫部分熔融形成新生地殼的過程不會引起顯著的硅同位素分餾，且由于大陸地殼與全硅酸鹽地球（Bulk Silicate Earth, BSE）的硅同位素組成幾乎一致（見圖1），因此，地幔被認為與BSE具有相似的硅同位素組成，不應出現明顯異常。然而，近年來發現一些洋島玄武巖（OIB）和大陸弧巖漿具有顯著偏輕的硅同位素組成（低于BSE），這暗示地幔中應存在一個與之互補的重硅同位素儲庫以維持全球硅同位素的質量平衡。但此前報道的各類地幔巖石（包括橄欖巖、輝石巖及其熔融產物）的硅同位素數據大多等于或輕于BSE，重硅地幔儲庫始終未被明確識別。喜馬拉雅-青藏造山帶出露大量新生代幔源超鉀質巖石，這類巖石源于富集地幔的低程度部分熔融，往往反映了地幔源區的不均一性，是研究上述問題的理想對象。研究團隊選擇喜馬拉雅-青藏造山帶碰撞后鉀鎂煌斑巖和伴生地幔輝石巖捕虜體作為研究對象，通過系統的全巖與微區硅同位素分析，取得了以下認識：（1）拉薩地體中新世鉀鎂煌斑巖及其地幔包體的硅同位素值顯著重于BSE，是目前國際上報道的硅同位素最偏重的地幔巖石（圖1）；（2）鉀鎂煌斑巖的重硅同位素組成并非由殼內演化過程(例如地表風化、殼內分離結晶及地殼混染)所致，而是直接繼承自其地幔源區（圖2）；（3）板片熔融過程會發生顯著的Si同位素分餾，殘留相（如石榴子石+單斜輝石）富集輕硅同位素，而熔體則富集重硅同位素（圖3）。結合前人已發表的資料，重硅同位素儲庫的形成可能與俯沖印度大陸板片熔體引起的地幔交代作用有關。圖1?全球地幔巖石及其衍生巖漿巖的硅同位素組成匯總圖2 拉薩地體中新世鉀鎂煌斑巖中的橄欖石和單斜輝石斑晶以及輝石巖地幔捕虜體的硅同位素組成圖3 板片熔融過程中的Si同位素分餾效應及其在形成重硅同位素地幔儲庫中的作用?隨著越來越多的證據表明板片熔融是俯沖帶普遍存在的過程，此類由板片熔體交代形成的重硅同位素地幔儲庫可能遠比此前認識的更為廣泛。與此同時，板片部分熔融后的輕硅同位素殘留體可被帶入深部地幔，從而解釋部分洋島玄武巖為何具有輕硅同位素特征。此外，研究強調，再循環物質的同位素信號能否在巖漿產物中得以保留不僅取決于再循環物質本身的同位素特征，還強烈依賴于地幔熔融時的熱狀態：在低程度部分熔融（即圍巖橄欖巖貢獻較小）條件下，再循環物質（即橄欖巖中的交代脈體）的同位素信號能夠更有效地傳遞至最終的巖漿產物。?相關成果發表后，引發了國際同行的廣泛關注?！禢ational Science Review》也隨之在線發表刊發了由Si同位素領域專家、英國圣安德魯斯大學Paul Savage博士撰寫的專題評述“Heavy melts, light residues: New research identifies the potential importance of Si isotope fractionation in subducting slabs”，詳細介紹了王強研究員團隊的最新研究成果。Savage博士指出，該團隊提出的"俯沖板片熔體交代形成重硅同位素地幔儲庫"模型，揭示了地表再循環物質對地幔Si同位素不均一性的調控機制，并評價道："This new work adds to a valuable collection of papers which have allowed new insights into how the composition of Earth’s mantle may be affected by subduction zone input and processing."?論文第一作者為劉懋銳博士研究生和王軍副研究員，韋剛健研究員、徐義剛院士、崔澤賢工程師、楊晴高級工程師、A.C. Kerr教授和D. Wyman教授等為本文重要合作者，王強研究員為通訊作者。該研究受到深地國家科技重大專項項目、國家自然科學基金創新群體項目及國家自然科學基金面上項目等項目的聯合資助。?論文信息：Mao-Rui Liu? (劉懋銳), Jun Wang? (王軍), Ze-Xian Cui (崔澤賢), Gang-Jian Wei (韋剛健), Qing Yang (楊晴), Yi-Gang Xu (徐義剛), Andrew C. Kerr, Derek Wyman, Jiang-Hao Bai (白江昊), Guan-Hong Zhu (朱冠虹), Lin Ma (馬林), Lu-Lu Hao (郝露露), Jin-Sheng Zhou (周金勝), Jing-Jing Fan (范晶晶), Tong-Yu Huang (黃彤宇), Miao-Yan Zhang (張妙燕), Qiang Wang* (王強), 2025. Discovery of a heavy silicon isotope mantle reservoir. National Science Review?nwaf410. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf410.?評述論文信息：Savage, P. S., 2025. Heavy melts, light residues: New research identifies the potential importance of Si isotope fractionation in subducting slabs. National Science Review?nwaf469. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf469.?

2025-11-11

廣州地化所李靜、王偉民、張干等-ES&T：耦合植物放射性碳和貝葉斯反演的城市碳排放核查實踐

????近日，中國科學院廣州地球化學研究所研究員張干團隊在利用植物放射性碳（14C）約束與貝葉斯反演進行城市尺度化石源二氧化碳排放（CO2ff）核查方面取得新進展。團隊將基于植物?14C估算的?CO2ff?與大氣傳輸—反演框架深度耦合，構建出一套低成本、可擴展且面向治理的碳排放獨立核查方法。相關成果于10月22日發表于國際期刊?《Environmental Science & Technology》。?????化石能源燃燒是導致大氣CO2?濃度上升和全球氣候變暖的主要原因。城市作為化石源CO2排放最為集中的地表單元，其排放核查難度極大。受源活動數據不完整且滯后、排放因子變化范圍大以及空間分辨率不足等因素影響，傳統“自下而上”的排放清單不確定性高達約50%。因此，迫切需要建立獨立且可落地的碳核查技術手段，以校驗排放清單、支撐減排決策。????14C能夠可靠地量化?CO2ff?與自然生物源排放CO2的相對貢獻。草本植物作為“被動采樣器”，?可在一個生長季內整合周到月時間尺度的信號，采樣成本低，適用于高空間分辨率的城市網格化采樣和14C分析。大氣模型反演則能將基于植物14C推導的CO2ff濃度轉化為排放通量與年度排放總量，實現化石源CO2排放清單“自上而下”的獨立校驗和城市碳排放核查。????據此，中國科學院廣州地球化學研究所張干研究員和李靜博士后與深圳市生態環境監測中心站副研究員王偉民等科研人員合作，建立了植物?14C 與貝葉斯反演深度耦合的技術方法（圖1），并將其應用于深圳市化石源CO2排放清單的校驗，取得了良好的實踐效果。研究團隊在深圳構建了?5×5 km2?網格，對70個采樣站點的草本植物進行14C分析（圖2），獲得了對生長季大氣?14CO2?的高密度、時間整合約束，為貝葉斯反演提供了充足數據和高分辨率網格空間覆蓋。????研究團隊發現，盡管ODIAC（2022 年，135.8 Mt/年）、MEIC（2020 年，30.7 Mt/年）等兩套先驗清單在化石源CO2排放總量與空間分布上存在巨大差異，在統一的網格與誤差設定下，植物14C—貝葉斯方法仍能將二者反演到一致的后驗水平（圖3），這表明植物?1?C 觀測對先驗誤分配與總量偏差具有強約束與校準能力。在空間分布上，后驗結果識別出深圳西北部為主要熱點區（圖3），與?CO2ff?觀測格局和土地/設施分布相吻合。共排放協同分析表明，PM2.5、PM10、NO2、CO 與?CO2ff?的像元尺度相關性顯著（Pearson r ≈ 0.56–0.76；秩相關 ρ ≈ 0.53–0.85），而?SO2?與?CO2ff?基本無關（r = 0.006，ρ = ?0.004），反映出相關污染物的有效減排管控（圖4）。????研究團隊還揭示并糾正了先驗清單的空間誤分配問題，即以人口/夜光為代理的清單在深圳市中心—南部居住區偏高、在西北工業區偏低（圖5），而后驗清單在全域上對其完成了系統校準，為“熱點區優先減排、分區分類施策”的政策設計提供了直接依據。依托該觀測—傳輸耦合技術體系，深圳市后驗總排放穩健收斂至約?59.2 Mt CO2/年，低于ODIAC清單估算值，但高于MEIC清單估算值。????在方法學層面，研究團隊系統展示了“草本植物?14C + 貝葉斯反演”在城市尺度的聯合應用潛力。以?0.05°×0.05° 分辨率構建源—受體關系，計算雅可比矩陣并在貝葉斯框架下最小化目標函數，統一將后驗通量換算為月/年總量，為“生長季14C—年尺度排放”的一致表達提供了標準化流程。該流程與公開基線（如?我國瓦里關站）及清單數據協同使用，可在數據受限地區快速搭建城市排放核查體系。????該研究強調，觀測驅動的城市排放核查可與清單互證，支撐城市級“碳熱點”定位、工業源治理優先級排序與年度排放核查，是支撐實現區域碳減排目標與碳中和路徑的有力技術手段。????該研究受到國家自然科學基金重點項目（42330715）和青年基金項目（C類）（42203081）、廣東省基礎與應用基礎基金項目（2022A1515011851）、和中國博士后科學基金（2021M693184）等項目的資助。李靜為論文的第一作者，張干和王偉民為共同通訊作者。中國科學院大氣物理研究所韓鵬飛、廣東省生態環境監測中心陳多宏、張濤等為主要合作者。論文信息：Jing Li（李靜）, Boji Lin（林勃機）, Weimin Wang（王偉民*）, Pingyang Li（李平陽）, Jun Li（李軍）, Pengfei Han (韓鵬飛)，Wenbiao Feng（馮文彪）, Zhineng Cheng（成志能）, Sanyuan Zhu（朱三元）, Tao Zhang（張濤）, Duohong Chen（陳多宏）, and Gan Zhang（張干*）. "High-Resolution Mapping of Fossil Fuel CO2?Using Plant Radiocarbon and Bayesian Inversion: Toward a City-Scale Emission Audit." Environmental Science & Technology 2025.原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c09553圖1：基于植物 1?C 與貝葉斯反演的碳排放核查方法（概念圖）圖2：深圳市植物?Δ1?C 的空間分布。洋紅色圓點表示實測的?Δ1?C 值，背景克里金插值估計。圖3：使用 ODIAC 作為先驗的反演結果。左列展示基于觀測得到的 CO2ff?空間分布 (a)、初始模擬 (b，使用先驗排放) 與優化后模擬 (c，使用后驗排放)；中列給出先驗排放 (d)、后驗排放 (e) 及二者差值 (f)；右列包含模擬值與觀測值的散點對比圖 (g)、誤差指標 (h，MAE、RMSE、MSE、ME)，以及各采樣點的 CO2ff?濃度 (i) （MAE：平均絕對誤差，RMSE：均方根誤差，MSE：均方誤差，ME：平均誤差）。圖4：2022 年深圳市基于 Δ14C 推導的 CO2ff?排放、空氣污染物與工業企業的空間分布。左側兩列依次為： (a) CO2ff?濃度（ppm），(b) 細顆粒物 PM2.5（μg m?3），(c) 可吸入顆粒物 PM10（μg m?3），(d) 二氧化氮 NO2（μg m?3），(e) 一氧化碳 CO（mg m?3），(f) 二氧化硫 SO?（μg m?3）。各圖的顏色梯度表示對應污染物的濃度水平，洋紅色圓點為觀測值。右列各圖為： (g) 具有 CO2?排放的工業企業分布，(h) 全部工業企業分布，(i) 工業企業核密度估計（KDE）熱力圖，突出工業密度較高與潛在排放源區域。圖5：深圳市多種城市指標與 CO2ff?清單排放的空間分析。圖中展示了關鍵城市要素及不同清單來源的 CO2ff?排放分布：(a) LandScan 2022 的人口密度，采用對數尺度以突出差異；(b) VNL 2022 的夜間燈光強度，指示城市活動與發展；(c) OSM 2025 的交通（藍）與工業（紅）用地；以及基于不同排放清單的 CO2ff?排放估算：(d) ODIAC 2022，(e) MEIC 2020，(f) CHRED 2018。使用不同的顏色刻度表示排放強度。

2025-10-31

廣州地化所雒愷、馬金龍、韋剛健等-GCA：穩定釹同位素揭示花崗巖風化與稀土礦化

?化學風化作用是稀土元素（REE）活化、遷移和富集成礦的關鍵地質過程。在風化淋積型稀土礦床的形成機制中，稀土元素在化學風化過程中的遷移與富集行為尤為關鍵。近年來，釹（Nd）及其穩定同位素在表生地球化學過程中的行為引起廣泛關注，研究表明其在指示風化過程與礦床成因方面具有重要潛力。然而，花崗巖風化過程中穩定Nd同位素的分餾機制尚不明確，其對風化淋積型稀土礦床形成的指示意義亦有待系統闡釋。?針對上述科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所博士后雒愷與馬金龍正高級工程師、韋剛健研究員等合作，以廣東佛岡花崗巖風化剖面為研究對象，系統分析了全巖及不同化學相態提取物的穩定Nd同位素組成（δ146Nd），揭示了花崗巖風化過程中穩定Nd同位素的分餾行為與機制，并評估了Nd風化通量對稀土成礦過程的影響。文章主要結論如下：（1）全巖樣品中Nd含量介于23.4–175 μg之間，Nd遷移率（τNd,Ti）變化范圍為-47.3%–787%，表明風化層中Nd總體呈富集狀態，僅在表層0–2米有少量浸出（圖1）。全巖δ146Nd值介于0.063‰–0.117‰，其中Nd富集層位與δ146Nd峰值區間高度吻合，指示同位素分餾與元素富集之間存在耦合關系（圖1）。土壤化學提取物結果顯示，可交換相、結晶Fe（氫）氧化物和殘余相中Nd含量分別為11.0–36.9 μg、1.67–12.4 μg和0.96–12.5 μg，占比分別為34.2%–66.4%、6.65%–18.8%以及1.69%–38.6%。各提取物的δ146Nd值存在差異：可交換相偏重（-0.039‰–0.061‰）、殘余相偏輕（-0.099‰–-0.036‰）、結晶Fe（氫）氧化物與全巖樣品相近（-0.079‰–-0.017‰），這一結果表明，不同地球化學相態在Nd同位素分餾中扮演著不同角色。（2）可交換相中富集重Nd同位素，其主要通過陽離子交換與表面外圈絡合物吸附于高嶺石。而在結晶Fe（氫）氧化物中，輕Nd同位素占主導，其吸附機制涉及結構扭曲與內圈絡合作用，反映出不同相態對Nd同位素的選擇性吸附是導致同位素分餾的關鍵過程。（3）基于風化通量定量化計算模型，估算出佛岡花崗巖風化過程中的Nd元素通量為-0.22–0.27 g/cm2/Myr、從而引起的穩定Nd同位素分餾為-0.004–0.002‰（圖2）。Nd通量的變化反映了風化過程中元素的淋失與累積動態，正值指示Nd的富集，與稀土成礦過程密切相關。進一步估算表明，富含稀土元素的花崗巖風化形成具經濟價值礦床所需時間約為13–70百萬年。這一時間范圍與華南地區燕山期（侏羅紀–白堊紀）高分異花崗巖的形成時代高度吻合。該期花崗巖以富含稀土礦物為特征，在新近紀溫暖濕潤氣候條件下經歷強烈化學風化，促使稀土元素從原生礦物中釋放并發生次生富集。因此，燕山期花崗巖不僅提供了成礦物質基礎，其特有的地球化學屬性（如高稀土含量、易風化礦物組成等）也直接控制了礦床的規模與品質（圖3）。?本研究系統揭示了花崗巖風化過程中穩定Nd同位素的分餾行為與機制，明確了不同地球化學相態對穩定Nd同位素組成的影響，反映了吸附機制與礦物載體對同位素行為的控制作用。Nd通量分析進一步證實花崗巖風化過程中Nd的富集是形成風化淋積型稀土礦床的關鍵。該項成果不僅深化了對稀土元素表生地球化學行為的理解，也為風化淋積型稀土礦的成因機制與找礦預測提供了同位素地球化學依據。?雒愷為該論文第一作者，馬金龍正高級工程師為通訊作者，中國科學院廣州地球化學研究所韋剛健研究員為主要合作者。相關成果近期發表于國際知名地學期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》。該項研究受到國家重點研發計劃的資助。?論文信息：Luo,K.（雒愷）,Wang,R.-J.（王日晶），Zhu,G.-H.（朱冠虹），He,X.-Y.（何昕悅），Wei,G.-J.（韋剛?。琈a,J.-L.（馬金龍）（2025）. Granite weathering and rare earth mineralization: Insights from stable neodymium isotope in tropical saprolites. Geochimica et Cosmochimica Acta,doi: 10.1016/j.gca.2025.10.004.?論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.10.004圖1. 花崗巖風化剖面全巖樣品中（a）Nd濃度和（b）Nd遷移率（τNd,Ti）的變化；（c）全巖樣品和不同化學提取相態的δ146Nd值；（d）不同化學提取相態中Nd的比例。圖2. 花崗巖風化剖面中τNd,Ti與（a）Nd元素通量（NdFlux）以及（b）Nd同位素通量（δ146NdFlux）的關；化學蝕變指數（CIA）與（c）NdFlux和（d）δ146NdFlux的關系。黑色五角星代表未風化基巖，紅色圓點代表Nd積累量顯著的樣本，編號為TT-5、TT-6、TT-8和TT-9。圖3. 風化淋積型稀土礦床形成示意圖

2025-11-17

廣州地化所李震、李鵬飛等-EPSL：從水系重組看岡瓦納造山運動驅動晚三疊世全球變冷

?地球長期氣候演變受碳循環平衡所影響，火山活動等地幔脫氣過程向大氣中輸入二氧化碳，而硅酸鹽巖風化作用則持續消耗二氧化碳。在短時間尺度上，地幔柱相關的大火成巖省噴發可釋放巨量二氧化碳，引發全球性的急劇升溫。在長時間尺度上，海底擴張通過改變洋中脊系統的規模影響全球碳排放通量，而大陸弧巖漿活動具有雙重作用，既通過火山噴發排放二氧化碳，又通過構筑高地形促進硅酸鹽巖風化以消耗二氧化碳。造山運動所驅動的硅酸鹽巖風化作為地球重要的“恒溫器”，可實現對氣候的長期穩定調控，但在深時記錄中識別與厘清其全球性影響仍是學界面臨的挑戰。為此，中國科學院廣州地化所李鵬飛項目團隊以青藏高原特提斯喜馬拉雅序列為研究對象，通過沉積物源分析所識別的水系重組證據，并結合構造重建，揭示了地球歷史上一次規模宏大的“河流重組”事件及其對全球氣候系統的深遠影響。?特提斯喜馬拉雅保存了岡瓦納大陸北緣古生代以來的連續海相沉積，為研究大陸尺度物源與水系演變提供了理想載體。項目團隊系統分析了該地區12,505顆碎屑鋯石U-Pb年齡，并結合Hf同位素組成特征、多維標度分析及定量物源模擬，發現在晚三疊世之前，岡瓦納北緣碎屑鋯石主要源自其內部的前寒武紀古老基底和泛非造山帶，而在上三疊統地層中則突然出現了約占總量30%、年齡為2-3億年的年輕鋯石組分，而這一年輕組分來源于遠在數千公里外的岡瓦納大陸南緣——一條綿延約1.8萬公里、名為“Terra Australis Orogen”的宏偉造山帶。岡瓦納大陸北緣在晚三疊世出現的這一物源突變，以及跨越大陸尺度的物源聯系，共同指示了當時岡瓦納大陸上發生了重要的水系重組事件，形成了橫貫大陸的巨型河流系統，將岡瓦納南緣造山帶物質長距離輸送至北部被動大陸邊緣（圖1）。這一河流系統的形成受控于二疊紀–三疊紀岡瓦納造山運動(Gondwanide orogeny)所引發的大規模山脈隆升，其不僅改變了大陸的水系格局與河流流向，還通過增強的硅酸鹽風化作用持續消耗大氣CO?，最終成為驅動晚三疊世全球氣候變冷的關鍵機制。全球海水鍶同位素（??Sr/??Sr）值在晚三疊世的顯著升高，為大陸風化通量激增提供了直接證據，而同時期碳酸鹽巖碳同位素（δ13C）的負偏趨勢，進一步支持了風化增強導致的碳酸鹽埋藏增加（圖2）。?該項研究通過解讀特提斯喜馬拉雅沉積巖中的碎屑鋯石記錄，刻畫了晚三疊世岡瓦納大陸上河流萬里奔襲的壯闊圖景，揭示了其背后的驅動機制及其對全球氣候的深遠影響。該研究將深時地質時期的構造事件、地表過程與全球氣候變化有機聯系，系統闡釋了地球多圈層之間復雜而深刻的相互作用，為揭示 “構造-地貌-氣候”耦合機制提供了典型范例。?論文信息：Li,Z.?(李震),Li,P.* (李鵬飛*),Rosenbaum,G.,Cawood,P. A.,Wang,Q.?(王強),Yuan,C.?(袁超)?& Shen,J.?(沈俊)?(2025). Rivers of change: the Tethyan Himalaya records how the Gondwanide orogeny altered Late Triassic global climate: Earth and Planetary Science Letters,671,119687.?論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119687圖1、晚三疊世岡瓦納大陸水系格局重建圖。圖2、晚三疊世海洋鍶同位素、碳同位素與古氣候指標演化特征。(a)該時期海水??Sr/??Sr值的顯著升高，指示大陸硅酸鹽風化作用持續增強；(b)碳酸鹽巖δ13C值的降低，反映碳酸鹽埋藏相對增加而有機碳埋藏相對減少;(c-d)晚三疊世大氣CO?濃度與基于氧同位素估算的全球溫度呈現總體下降趨勢。

2025-10-31

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