我国科学家发现深海稀土循环与富集新机制

新华社记者2月19日从中国地质调查局广州海洋地质调查局获悉，该局邓义楠团队日前在国际期刊《地质学》在线发表论文成果，揭示深海稀土元素循环与富集新机制，对深化理解深海稀土资源的形成规律具有科学意义。

稀土是全球关键战略资源。深海沉积物是潜在的巨型稀土资源储库，其稀土元素循环与富集机制是全球海洋生物地球化学循环研究的核心前沿。论文第一作者、广州海洋地质调查局教授级高级工程师邓义楠介绍，热液影响区是深海稀土的富集区和稀土循环的关键枢纽，热液羽流中铁锰氧化物颗粒对海水中稀土具有清除作用。然而，这些被清除的稀土在沉积后如何通过早期成岩过程重新迁移与富集，其通量及机制尚不清楚，制约了对深海稀土资源潜力的准确评估。

以往，学界对深海稀土的循环模式研究主要集中在“自上而下”阶段，也即铁锰氧化物在沉降过程中能清除水中的稀土，让稀土从表层海水循环沉积到底层海水及沉积物中。邓义楠团队对来自东南太平洋、受热液活动显著影响的深海盆地的海水、孔隙水及生物磷灰石进行系统的地球化学分析后发现，深海稀土元素还存在“自下而上”的循环模式，也即铁锰氧化物在海水-沉积物界面的早期成岩过程中会释放稀土，并向上扩散进入海水中。

研究发现，在海洋稀土元素“自上而下”清除和“自下而上”释放的双循环模式中，浅海海底沉积物会释放大量稀土元素返回海水中，而深海远洋沉积物中稀土再生速率远低于大陆边缘，绝大部分稀土得以保留于沉积物中，从稀土源头的新视角阐明了深海沉积物是稀土富集重要场所。

研究进一步发现，热液区深海远洋通过沉积物孔隙水向海水的稀土输入总量显著高于非热液区，主要是由于受热液影响的深海沉积物存在大量热液铁锰氧化物颗粒，其表面吸附的稀土会在水岩界面发生释放进入海水中，而沉积物埋深超过2米以下的深部环境，稀土释放作用则微弱且零星。这一发现表明，水岩界面的早期成岩作用是影响海洋稀土循环的关键。

邓义楠介绍，该研究揭示了早期成岩作用对深海热液区稀土循环与富集的关键控制作用，深化了对全球海洋稀土循环过程的理解，也为科学评估和勘探深海稀土资源提供了新的理论视角和科学依据。

（新华社）