科学家发现深海稀土循环与富集新机制 揭示“自下而上”模式[推荐]

中国地质调查局广州海洋地质调查局邓义楠团队在国际期刊《地质学》上发表论文，首次揭示深海稀土元素存在“自下而上”的循环模式，为理解深海稀土资源的形成规律提供了新的科学视角。

稀土被视为全球关键战略资源，深海沉积物是潜在的巨大稀土资源储库。长期以来，学界认为深海稀土循环主要通过“自上而下”的方式——铁锰氧化物颗粒在沉降过程中吸附并清除海水中的稀土元素，使其从表层海水逐步沉积至深海底部。然而，这些稀土被“搬运”到海底之后是否还会发生二次迁移，此前这一环节的通量与机制尚不明确，这制约了对深海稀土资源潜力的准确评估。

邓义楠团队以东南太平洋受热液活动显著影响的深海盆地为研究区域，对海水、孔隙水及生物磷灰石进行了系统的地球化学分析。结果表明，铁锰氧化物在海水与沉积物交界面的早期成岩过程中会将此前吸附的稀土重新释放，并向上扩散回海水中，形成一条“自下而上”的循环通道。

在“自上而下”清除与“自下而上”释放构成的双循环体系中，浅海沉积物会将大量稀土“归还”给海水，而深海远洋区域的稀土再生速率远低于大陆边缘，绝大部分稀土得以留存于沉积物中。这解释了深海沉积物为何能成为稀土富集的重要场所。

研究还发现，热液区沉积物通过孔隙水向海水输送的稀土总量显著高于非热液区。这主要是因为热液沉积物中含有大量铁锰氧化物颗粒，其表面吸附的稀土会在水岩界面集中释放；而当沉积物埋深超过2米后，这种释放作用变得微弱且零星。这一发现表明，水岩界面的早期成岩作用是左右海洋稀土循环的关键节点。

该研究深化了对全球海洋稀土循环过程的认识，也为科学评估和勘探深海稀土资源提供了新的理论依据。