海院科研动态（104）| 8000万年来大洋磷酸盐化事件发生时间及其驱动机制
磷酸盐化事件期间，海洋中会沉淀大量自生碳氟磷灰石（CFA）。这是海洋中磷埋藏的关键时期，通常意味着深海沉积过程的低沉积速率和高磷环境。磷（P）是控制深海沉积物稀土富集的重要组分（图1），且底流增强（伴随磷化）与深海沉积物稀土富集在时间上具有一致性，因此精确限定磷化事件的时期和成因对于揭示深海稀土的富集时间和富集机制至关重要。然而，由于传统定年方法的限制，磷化事件的确切发生时期和触发机制尚不明确。
图1 深海稀土主要富集区及西太平洋稀土富集层位
针对这一问题，我院海洋地质与地球化学研究团队近期通过对CFA进行铀-铅（U-Pb）定年，精确限定了多期磷化事件的发生时间，揭示了过去80 个百万年以来最小含氧带（oxygen minimum zone）间歇性扩张导致磷埋藏加剧的现象。
相较于缺乏定年矿物和频繁沉积间断的深海沉积物，铁锰结壳是研究磷化事件更理想的对象。磷化事件会导致结壳生长停滞，并在其表面沉淀CFA，进而被结壳保存下来。西太平洋的铁锰结壳位于最古老的洋壳上，为研究古老和广泛的磷化事件提供了宝贵材料（图2）。该研究选取西太平洋铁锰结壳作为研究对象，采用U-Pb定年、Os同位素定年、Sr同位素定年和元素地球化学指标方法等多种手段，精确揭示了大洋磷化事件的发生时间及驱动机制，主要获得如下几点认识：
图2 铁锰结壳位置和区域海水环境
1. 通过CFA U-Pb定年精确限定了六个不同时期的磷化事件（图3），相较于传统的Sr同位素定年，进一步缩小了事件的时间跨度，优化了铁锰结壳年龄框架的建立方法，并为深海富稀土沉积物富集年代的探寻提供了新的指向。
图3 CFA U-Pb年龄与前人确定的磷化事件和南太平洋深海沉积物沉积间断的对比
2. 磷化事件发生期间，钡和钒的高浓度值指示局部亚氧化和高海表初级生产力的环境，为磷化事件与海表初级生产力增强引起的最小含氧带扩张的联系提供了直接证据（图4）。
图4 结壳MCSD85地球化学数据与古气候和海洋化学变化的对比
3. 气候引起的海洋环流变化导致深海溶解磷在海洋中进行了再分配，这可能是磷化事件的最终驱动机制（图5）。
图5 海山区域磷化事件图示
上述研究成果近日发表于《Nature Communications》（Peng Jinzhou（彭锦洲）, Li Dengfeng（李登峰）, Simon W. Poulton, Gary J. O’Sullivan, David Chew, Fu Yu（付宇）, Sun Xiaoming（孙晓明）. Episodic intensification of marine phosphorus burial over the last 80 million years. Nature Communications. (2024) 15:7446.，我院博士研究生彭锦洲为该论文的第一作者，我院李登峰副教授为通讯作者。
该研究得到国家自然科学基金（42422306、42272066、92262304）等项目资助。相关分析测试在新奥门31999仪器共享平台完成。
