近日，Nature Communications发表了中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室包锐教授团队关于深海与地球深部碳循环的最新研究成果：“Earthquake-enhanced dissolved carbon cycles in ultra-deep ocean sediments”。团队基于国际大洋发现计划（IODP）386航次在日本海沟采集的样品，首次沿着深渊海沟轴线测定与分析了沉积物孔隙水中溶解无机碳与有机碳的碳-14年龄，为研究地球深部碳的转化与封存提供了关键证据。
图1 a) 深渊沉积物中溶解碳特征（以81号站位为例）b) 以及甲烷含量。
包锐教授团队的最新研究首次分析了沿深渊海沟最深轴15根近40米的沉积物样品，分析范围跨越近500公里。研究测定了孔隙水的地球化学特征，认为海沟深渊中封存着巨大溶解碳库，并发现大量甲烷（图1）；研究认为超深渊环境中的有机碳活性组分促进了地球深部微生物代谢，指示了深海微生物介导的有机质转化过程，并暗示着微生物向下俯冲进入地球深部的可能。研究认为沉积有机碳与无机碳、溶解有机碳与无机碳、甲烷和碳酸盐共同组成了海沟沉积物向俯冲带碳的输出，并在地球深部形成多种形态的碳储库。研究也在7000多米水深的沉积物中发现了自生碳酸盐，为俯冲带碳的循环模式增加了新的证据。研究强调了深海海沟向地球深部输入有机碳和无机碳是不可忽视的（图2）。
图2 地震促进了海沟碳转化和深部碳循环。浊流带来的颗粒有机碳被降解为溶解有机碳和无机碳，在深海中积累并支持深部生命活动。碳以多种形式正加速向地球深部俯冲。
深渊海沟系统是地表圈层向地球深部圈层输入物质的关键节点，本研究对于研究地球系统各圈层间的物质交换机理有着重要的科学意义。包锐教授团队在深海深渊碳-14有机地球化学研究领域开展研究多年，再次在深海碳循环领域发表重要成果。该研究以博士生褚梦凡为论文第一作者，包锐教授是唯一通讯作者，中国海洋大学为第一完成单位。IODP 386航次的科学家团队中，来自中国的还有中国海洋大学王永红教授和上海海洋大学罗敏研究员，合作者还包括来自奥地利、澳大利亚、芬兰、法国、德国、印度、日本、英国和美国的三十余位科学家。上述研究工作得到了西太平洋地球系统多圏层相互作用重大研究计划重点项目，山东省杰出青年基金以及交叉创新研究团队青年项目等项目的联合资助。作者对参与IODP 386航次的管理和技术支持团队、科学家团队，以及中国IODP办公室一并致谢。
论文信息
Chu, M., Bao, R.*, Strasser, M., et al, 2023. Earthquake-enhanced dissolved carbon cycles in ultra-deep ocean sediments. Nature Communications. doi:10.1038/s41467-023-41116-w.
撰稿 | 褚梦凡、包锐
编辑 | 李阳阳
审核 | 拓守廷
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