天津
近日，广州海洋地质调查局邓义楠团队在深海铜循环研究领域取得新的认识，相关成果以《Reevaluating the global oceanic copper isotope budget: The critical role of deep-sea pelagic sediments》为题发表于地球科学知名刊物《Global Biogeochemical Cycles》 （中科院 一区 TOP，IF：5.5） 。铜作为支撑全球经济的关键金属矿产，广泛用于汽车、航空航天、新能源等前沿工业领域，是科技进步与国防安全的核心元素。铜还是海洋初级生产者必需的微量营养元素，在调节生物生产力和塑造海洋生态系统的种群构成方面起着关键作用。深入理解海洋铜循环对于研究现代及古代海洋生物地球化学过程至关重要。然而，长期以来，平衡的海洋铜循环模型始终未能被有效建立，这代表海洋中尚存在未被厘定的富铜端元，不仅制约着深海铜资源储量的准确评估，也严重限制了对铜在海洋生态中功能与归宿的系统认识。因此，深化海洋铜循环研究，既是实现资源可持续利用的战略需要，也是洞察海洋生态、环境演化奥秘的关键。
图1. 东南太平洋和西太平洋深 海远 洋沉积物的铜同位素组成
本研究系统对比了东南太平洋 （热液区） 和西太平洋 （非热液区） 深海远洋沉积物的铜含量和同位素特征，系统阐明了深海沉积物中铜元素的来源、主要赋存形式和迁移、循环、富集机制。研究发现，热液区和非热液区深海沉积物中的自生铜比例约占88%至99%，且主要赋存于铁锰氧化物中，这些氧化物直接从海水中捕获并富集铜元素。尤为重要的是，该研究颠覆了传统认知，发现富含铁锰氧化物的深海远洋沉积物才是现代海洋中铜的主要储库，且其铜同位素组成 （0.01‰±0.13‰，2SD） 远低于暴露在海水中的铁锰结核和结壳 （~0.30‰） ，而过去的研究一直用铁锰结核和结壳的铜同位素组成来代替深海远洋沉积物，这显然是存在问题的。基于此，本研究重新评估了深海氧化沉积物中铜的通量，开创性地构建了海洋铜循环的平衡模型，为利用铜同位素反演古气候与古环境开辟了新途径，极大地丰富了地学领域的研究手段与理论框架。这一发现更新了对海洋铜资源分布的理解，为深海矿产勘探提供了新视角。同时，本研究所涉及的深海沉积物还异常富集稀土，且其中稀土元素的迁移、富集和循环模式与铜存在相似之处，利用本研究所获取的铜同位素数据或可明确深海稀土形成环境的关键指标，如氧化还原状态和元素来源等等。
图2. 海洋铜同位素循环平衡模型
近年来，邓义楠团队在深海金属元素循环与富集机制研究方面取得了一系列进展，为深海矿产资源的勘探奠定了重要基础。本研究在其工作基础上，进一步明确了深海远洋沉积物作为关键过渡金属元素储库的角色，为深海稀土等战略资源的勘探和形成机理研究提供了关键示踪手段。
广州海洋地质调查局朱扬涛博士为该论文第一作者，邓义楠教授为通讯作者，合作单位包含中国科学院地质与地球物理研究所等。该研究由国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究重大项目、广东省基础与应用基础研究基金等联合资助。
相关论文信息：Zhu, Y. T., Deng, Y. N*., Zhang, G. L., He, G. W., Cao, J., Wang, P. C., and Zhao, M. Y., 2025, Reevaluating the global oceanic copper isotope budget: The critical role of deep-sea pelagic sediments: Global Biogeochemical Cycles, v. 39.
信息来源：广州海洋地质调查局。
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