中科院1區Top期刊發文！廣州海洋地質調查局鄧義楠團隊在深海銅循環研究領域取得新的認識！

近日，廣州海洋地質調查局鄧義楠團隊在深海銅循環研究領域取得新的認識，相關成果以《Reevaluating the global oceanic copper isotope budget: The critical role of deep-sea pelagic sediments》為題發表于地球科學知名刊物《Global Biogeochemical Cycles》 （中科院 一區 TOP，IF：5.5） 。銅作為支撐全球經濟的關鍵金屬礦產，廣泛用于汽車、航空航天、新能源等前沿工業領域，是科技進步與國防安全的核心元素。銅還是海洋初級生產者必需的微量營養元素，在調節生物生產力和塑造海洋生態系統的種群構成方面起著關鍵作用。深入理解海洋銅循環對于研究現代及古代海洋生物地球化學過程至關重要。然而，長期以來，平衡的海洋銅循環模型始終未能被有效建立，這代表海洋中尚存在未被厘定的富銅端元，不僅制約著深海銅資源儲量的準確評估，也嚴重限制了對銅在海洋生態中功能與歸宿的系統認識。因此，深化海洋銅循環研究，既是實現資源可持續利用的戰略需要，也是洞察海洋生態、環境演化奧秘的關鍵。

圖1. 東南太平洋和西太平洋深 海遠 洋沉積物的銅同位素組成

本研究系統對比了東南太平洋 （熱液區） 和西太平洋 （非熱液區） 深海遠洋沉積物的銅含量和同位素特征，系統闡明了深海沉積物中銅元素的來源、主要賦存形式和遷移、循環、富集機制。研究發現，熱液區和非熱液區深海沉積物中的自生銅比例約占88%至99%，且主要賦存于鐵錳氧化物中，這些氧化物直接從海水中捕獲并富集銅元素。尤為重要的是，該研究顛覆了傳統認知，發現富含鐵錳氧化物的深海遠洋沉積物才是現代海洋中銅的主要儲庫，且其銅同位素組成 （0.01‰±0.13‰，2SD） 遠低于暴露在海水中的鐵錳結核和結殼 （~0.30‰） ，而過去的研究一直用鐵錳結核和結殼的銅同位素組成來代替深海遠洋沉積物，這顯然是存在問題的。基于此，本研究重新評估了深海氧化沉積物中銅的通量，開創性地構建了海洋銅循環的平衡模型，為利用銅同位素反演古氣候與古環境開辟了新途徑，極大地豐富了地學領域的研究手段與理論框架。這一發現更新了對海洋銅資源分布的理解，為深海礦產勘探提供了新視角。同時，本研究所涉及的深海沉積物還異常富集稀土，且其中稀土元素的遷移、富集和循環模式與銅存在相似之處，利用本研究所獲取的銅同位素數據或可明確深海稀土形成環境的關鍵指標，如氧化還原狀態和元素來源等等。

圖2. 海洋銅同位素循環平衡模型

近年來，鄧義楠團隊在深海金屬元素循環與富集機制研究方面取得了一系列進展，為深海礦產資源的勘探奠定了重要基礎。本研究在其工作基礎上，進一步明確了深海遠洋沉積物作為關鍵過渡金屬元素儲庫的角色，為深海稀土等戰略資源的勘探和形成機理研究提供了關鍵示蹤手段。

廣州海洋地質調查局朱揚濤博士為該論文第一作者，鄧義楠教授為通訊作者，合作單位包含中國科學院地質與地球物理研究所等。該研究由國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究重大項目、廣東省基礎與應用基礎研究基金等聯合資助。

相關論文信息：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.

• 信息來源：廣州海洋地質調查局。

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