10月3日，瑞士聯(lián)邦理工學院地質(zhì)研究所Thomas M. Blattmann及同濟大學劉志飛共同通訊在Science 在線發(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)在海洋沉積物中長期保存的“奧秘”。
從達爾文時代開始，有機質(zhì)長期保存就一直是困擾地球科學界的難題。由同濟大學與瑞士聯(lián)邦理工學院合作進行的這項研究，發(fā)現(xiàn)陸地來源的土壤成因有機質(zhì)，在海洋里搬運和沉積過程中，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(jié)合，則不發(fā)生變化。
“這個結(jié)果表明，陸地來源有機質(zhì)在海洋沉積物中的長期保存，是由層狀硅酸鹽礦物這個一級因素所控制的。”論文的共同通訊作者、同濟大學海洋地質(zhì)國家重點實驗室劉志飛教授說，“有機質(zhì)含量和礦物表面積之間存在的重要關(guān)系，前人進行了大量研究，但對這種關(guān)系的性質(zhì)，卻一直沒能清楚解釋。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)系提供了天然實驗條件。”
研究團隊通過多年調(diào)查，發(fā)現(xiàn)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”。
他們通過在南海北部布設深海沉積物捕集器錨系觀測系統(tǒng)，獲得了時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，再進行放射性碳測年、有機碳穩(wěn)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驗分析，從而首次清晰地揭示出：粘土礦物的種類是影響有機質(zhì)保存的最重要因素。
國家自然科學基金委于2011年啟動的“南海深海過程演變”（簡稱“南海深部計劃”），執(zhí)行以來取得了豐碩成果。我國科學家通過對南海深部進行系統(tǒng)觀測，取得了一系列新發(fā)現(xiàn)；在南海深部重大科學問題上，提出了挑戰(zhàn)傳統(tǒng)認識的新觀點，取得了南海深部研究的科學主導權(quán)。
專家們認為，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(qū)動機制，對于地球早期、甚至地外天體有機質(zhì)長期保存研究具有重要科學意義。同時，也進一步拓展了南海作為海洋前沿科學問題“天然實驗室”的研究空間。
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