图 论文重新厘定的现代海洋钼循环模型。括号中百分比表示深海氧化环境下各输出路径占钼总输出通量的比例（%）；数字表示钼通量（×10⁸ mol/yr）。右侧曲线示意了深海沉积物及其孔隙水中钼（Mo）、锰（Mn）和总有机碳（TOC）含量随深度变化的理论剖面，相对含量从左向右递增

　　在国家自然科学基金共享航次计划项目（航次号：NORC2023-304，批准号：42249301）、面上项目和重点项目（批准号：42576250和42430408）等资助下，自然资源部第一海洋研究所石学法研究员团队在深海氧化环境下海水中钼元素输出路径研究方面取得进展。相关成果以“垂向扩散调控深海沉积物钼同位素组成变化及其全球循环意义（Vertical diffusion modulates molybdenum isotope variability in pelagic deep-sea sediments and global cycling implications）”为题，于近期在线发表于《地质学》（Geology）杂志，论文链接：https://doi.org/10.1130/G54619.1。

　　海水中痕量金属钼元素参与海洋生物固氮等重要生命过程，且对海水中氧含量的变化十分敏感，其含量和同位素组成能够被保存在海洋沉积物中，被广泛用于恢复地质历史时期海洋的氧化还原状态和生物地球化学循环。现代海洋中的钼究竟通过哪些途径从海水进入海底沉积物，以及不同海洋过程会给钼同位素留下怎样的“指纹”，是海洋地球化学的谜题之一。长期以来，学界普遍认为，在氧化环境中，海水中钼元素主要通过直接吸附于结核、结壳和沉积物中的锰（氢）氧化物而被移除，该过程中钼同位素分馏相对恒定。然而，近年来越来越多研究发现，富含锰（氢）氧化物的深海沉积物中钼同位素组成变化显著，与上述认识不符。这意味着，深海氧化环境下还存在未被识别的钼输出路径。在现代海洋中，深海沉积物覆盖全球超80%的海底，是关键的氧化性钼储库，对海洋钼循环具有重要调控作用。因此，阐明深海沉积物钼同位素的变化机制，厘清深海氧化环境下海水中钼元素输出路径，对深入理解海洋钼循环意义重大。

　　研究团队选择西太平洋4个岩芯的深海沉积物和孔隙水进行了系统的钼含量及同位素分析，发现在深海氧化环境下，海水中钼的输出除锰（氢）氧化物的直接吸附外，还受沉积物孔隙水中钼元素垂向扩散的调控，为重新评估全球海洋钼循环提供了重要依据。研究表明，受有机质降解和锰（氢）氧化物还原溶解的控制，深海沉积物孔隙水中钼含量在沉积物−海水界面和深层锰（氢）氧化物还原界面表现出明显富集，因浓度梯度的驱动分别形成“自上而下”和“自下而上”的垂向扩散，并最终被锰（氢）氧化物的再吸附过程重新固定。该研究系统建立了锰（氢）氧化物吸附与孔隙水垂向扩散调控的深海钼输出新机制，可以有效解释沉积物及其孔隙水中钼含量和其同位素变化，并据此对全球海洋钼收支进行了重新厘定。结果显示，深海氧化环境下，沉积物−海水界面处“自上而下”的扩散通量可达钼总输出通量的~11%（~0.3×10⁸ mol/yr），构成了此前被忽视的重要输出路径。论文发现的氧化性海底沉积物钼循环的新机制，为更准确地利用钼同位素恢复地质历史时期海洋含氧状态提供了现代过程基础。由于类似的孔隙水迁移和矿物再吸附过程也可能影响稀土、铬等多种生物活性或氧化还原敏感微量元素，这一研究还为认识深海沉积物如何调节全球海洋微量元素循环和富集机制提供了新的视角。