巖石中化石有機碳的風化被認為是地質時間尺度上的重要碳源,對碳循環和全球氣候變化頗具影響。然而,如何示蹤化石有機碳風化頗有挑戰性。近日,錸被提出可以示蹤化石有機碳的風化:當化石有機碳被剝蝕暴露發生風化時,與有機碳絡合的錸會同時被氧化釋放進入水體中,因而通過測量河水的錸含量可估算流域化石有機碳風化通量。然而,巖石中錸的來源、風化過程中的活動性及其與化石有機碳風化的關系尚不清楚,需要更多研究來驗證其示蹤化石有機碳風化的穩健性。
中國科學院地球環境研究所金章東研究團隊以重慶城口地區下寒武統的黑色頁巖風化剖面為研究對象,對該剖面錸和硒的來源、風化過程中的活動性及與化石有機碳和硫化物的關系開展了研究。該研究結合逐級提取實驗發現,該黑色頁巖中錸和硒主要存在于有機相中。研究根據風化剖面上錸、硒、總有機碳和硫等的遷移系數變化發現,錸和硒在風化過程中與化石有機碳耦合流失,而與硫化物氧化無關。由于兩元素在風化過程中不同的地球化學行為,錸的流失比例略高于化石有機碳,而硒的流失略低。研究發現,錸可用于示蹤化石有機碳風化,而硒可能是另一潛在指標;進一步,研究提出,未來需要更多剖面與流域相結合的研究,以明確河水錸和硒的來源及其與流域化石有機碳風化的關系。
上述研究成果以《風化過程中錸和硒的活動性及其對化石有機碳風化的指示》為題,發表在《中國科學:地球科學》中文版和英文版上。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金的支持。