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地质学
晚中新世以来西太平洋深水溶解铁来源的同位素示踪
铁(Fe)是海洋生物生产力的限制性营养元素,深海中溶解Fe的来源一直存在较大争议,而溶解Fe的输入如何响应构造和气候变化仍知之甚少.晚中新世以来,随着亚洲内陆干旱化,输入北半球低纬西太平洋的风尘通量显著增加.同时,随着太平洋低纬海道的逐渐关闭,太平洋环流格局出现重组,引起陆源物质向开阔海的输入发生变化.因此,西太平洋是理解深水溶解Fe物质来源及其对长尺度气候演变响应的典型区域.研究基于西太平洋深水铁锰结壳METG-03(16.0°N, 152.0°E,水深3850m)重建了约8Ma以来溶解Fe和Pb同位素演化,结果表明结壳δ~(56)Fe在晚中新世以来组成较为均一,为(-0.32±0.08)‰(2SD).利用水成铁锰结壳和海水溶解态铁之间的同位素分馏系数,可推断8Ma以来西太平洋深水溶解态铁的δ~(56)Fe基本稳定在(0.45±0.1)‰,这与低纬西太平洋近岛弧地区现代中深层海水实测值(0.37±0.15)‰类似,而显著高于受陆架沉积物还原性溶解和洋中脊热液输入控制的东太平洋深水(靠近南美)的Fe同位素比值(δ~(56)Fe<-0.1‰).相比之下, METG-03所记录的深水~(206)Pb/~(204)Pb则在8~4Ma以来存在系统增高,反映了西太平洋环流格局重组导致低纬岛弧沉积物溶解输入加强.不同区域陆源物质的Fe同位素比值类似,向海水释放的Fe同位素信号主要受溶解机制控制. 8Ma以来深水δ~(56)Fe的稳定性以及Pb同位素的系统变化显示东亚风尘和热液可能仅是该区深水溶解Fe的次要来源,而氧化性海水中有机配体对陆架沉积物Fe的提取和传输为主要来源,且该输入机制在晚中新世以来的构造时间尺度上保持稳定.
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中国科学:地球科学
2020年11期

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