科学家发现有机质在海洋沉积物中长期保存的“奥秘”

在我国海洋科学第一个大规模基础研究计划——“南海深部计划”的支持下，科学家发现有机质在海洋沉积物中长期保存的“奥秘”。国际权威期刊《科学》杂志4日在线发表了相关论文。
从达尔文时代开始，有机质长期保存就一直是困扰地球科学界的难题。由同济大学与瑞士联邦理工学院合作进行的这项研究，发现陆地来源的土壤成因有机质，在海洋里搬运和沉积过程中，从“蒙脱石”表面被剥离分解，被海洋成因的有机质所取代。但同样是陆地来源的岩石成因有机质，在海洋环境中与“云母”和“绿泥石”紧密结合，则不发生变化。
“这个结果表明，陆地来源有机质在海洋沉积物中的长期保存，是由层状硅酸盐矿物这个一级因素所控制的。”论文的共同通讯作者、同济大学海洋地质国家重点实验室刘志飞教授说，“有机质含量和矿物表面积之间存在的重要关系，前人进行了大量研究，但对这种关系的性质，却一直没能清楚解释。我国的南海及其周边，具有高度空间多样性的粘土矿物分布特征，为定量验证这种关系提供了天然实验条件。”
研究团队通过多年调查，发现南海北部的吕宋岛，仅提供土壤成因的“蒙脱石”；而台湾岛则仅提供岩石成因的“云母”和“绿泥石”。
他们通过在南海北部布设深海沉积物捕集器锚系观测系统，获得了时间序列源自吕宋岛和台湾岛的粘土矿物，及其携带的陆源有机质。然后，再进行放射性碳测年、有机碳稳定同位素、层状硅酸盐矿物表面积以及矿物含量定量研究等高精度实验分析，从而首次清晰地揭示出：粘土矿物的种类是影响有机质保存的最重要因素。
国家自然科学基金委于2011年启动的“南海深海过程演变”（简称“南海深部计划”），执行以来取得了丰硕成果。我国科学家通过对南海深部进行系统观测，取得了一系列新发现；在南海深部重大科学问题上，提出了挑战传统认识的新观点，取得了南海深部研究的科学主导权。
专家们认为，刘志飞研究团队取得的这项最新成果，回答了有机质最终封存在海洋沉积物中的驱动机制，对于地球早期、甚至地外天体有机质长期保存研究具有重要科学意义。同时，也进一步拓展了南海作为海洋前沿科学问题“天然实验室”的研究空间。