海底硫化过程中铁结合有机碳的稳定性及其对海洋碳埋藏的指示
发布日期：2025-04-22
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近日，上海海洋大学胡钰副教授团队在Nature Index期刊 Geophysical Research Letters 发表研究论文，首次评估了海底硫化环境中铁结合有机碳（OC-FeR）的稳定性，揭示其在海洋碳汇过程中的关键作用。
大陆边缘沉积物不仅是整个海洋中铁结合有机碳最重要的储库，同时也是铁氧化物向铁硫化物转化的活跃区域。然而，铁结合有机碳能否在这一剧烈硫化过程中保持稳定，仍是一个悬而未决的重要科学问题。
海底冷泉站位及附近背景区可作为研究铁氧化物硫化过程的“天然实验室”，因此研究选取了海马冷泉站位及附近背景区作为突破口，联合德国不来梅大学、汉堡大学以及广州海洋地质调查局等单位，通过强烈硫化目标区和非硫化背景区的表层沉积物对比研究，取得以下重要发现：
观测到了δ??颁值极低（低达–42.6‰）的铁结合有机碳，表明其来源可能与甲烷厌氧氧化微生物的活动密切相关（图1）；
在活性铁氧化物减少42%的情况下，铁结合有机碳仅下降6.3%，表明铁结合有机碳在海底强烈硫化作用下依然高度稳定（图1和图2）。
图1
图2
研究阐明了铁结合有机碳在海底硫化作用下的保存情况，认为有机碳与活性铁氧化物结合可能是硫化环境中铁氧化物得以长期稳定存在的重要机制，并且提出可能是有机质自身硫化过程增强了铁结合有机碳的稳定性。研究据此推测，在古代硫化海洋中铁结合有机碳可能同样发挥着重要的碳汇作用。
因此，该研究提出铁结合有机碳作为“铁锈碳汇”，在海洋缺氧硫化环境中具备长期保存潜力，不仅挑战了“铁氧化物在硫化还原条件下不稳定”的传统观点，也为古海洋缺氧环境下碳埋藏机制的重建提供了理论依据，对理解地质历史时期全球碳循环及海洋氧化还原演化具有重要启示。
该研究由国家自然科学基金项目（42225603）、广东省基础与应用基础研究重大项目（2023叠0303000015）和上海市自然科学基金（24窜搁1428600）等联合资助完成。
论文信息：Hu, Y., Li, K. Faust, J. C., Peckmann, J., Zhang, D., Chen, L., Liang, Q, Chen, D, Feng, D. (2025). Stability of reactive iron-bound organic carbon during sulfidization of iron oxides: Insights from methane - seep sediments. Geophysical Research Letters, 52, e2024GL112119. Https://doi.org/10.1029/2024GL112119