第八届青年地学论坛

       海洋沉积物中的反风化反应指的是一种成岩反应，其中二氧化硅与溶解的阳离子和金属发生反应，沉淀出新的铝硅酸盐相，消耗碱度并释放二氧化碳。风化反应则相反，陆地或海洋上的硅酸盐矿物风化通常消耗CO₂，并产生溶解的Si、阳离子和碱度。反风化反应有助于通过阻止碳酸氢盐的积累来维持大气中的二氧化碳含量和海洋的pH值，可能是控制地质时间尺度上的大气CO₂的几种途径之一，具有基础而重要的研究意义。本研究利用²²⁴Ra/²²⁸Th同位素体系探究了夏季东海瓯江口沉积物水界面成岩物质的输出和转移。测定了瓯江口垂直海岸线横断面5个站位溶解²²⁴Ra、总²²⁴Ra和²²⁸Th的沉积剖面。在上部15cm的沉积物层中，²²⁴Ra相对²²⁸Th活度均有明显亏损。研究呈现了沉积物间隙水中溶解Si、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺的浓度随深度的变化剖面，结果显示，近岸端K⁺、Ca²⁺离子浓度均随深度的增加而降低，随离岸距离的增大，逐渐演变为相反的趋势剖面，即深度增加，K⁺、Ca²⁺离子浓度增大；将5个站位的孔隙水K⁺、Ca²⁺离子浓度进行线性拟合，发现其遵循显著的近乎1:1的相关关系（R²=0.9679）；溶解Si浓度均随深度的增加而显著增大。基于²²⁴Ra/²²⁸Th不平衡法，我们估计了各成岩要素在沉积物水界面的交换通量，随离岸距离的增加，K⁺、Ca²⁺离子通量分别从-110变化至379 mmol/m²/d、从-47变化至115 mmol/m²/d。溶解Si通量的变化范围在0.9~24 mmol/m²/d，DIC通量的变化范围在16~88 mmol/m²/d。综合结果表明，反风化反应可在近岸地区迅速发生，并对海洋二氧化硅循环具有重要的控制作用；风化和反风化反应同存共生，从近岸到深海，可能存在反风化主导到风化主导的变化趋势。风化反风化反应将硅和碳的生物地球化学循环紧密联系在一起，并驱动着生源要素与金属元素的跨界输运，对海洋长时间尺度的研究具有重要的指示意义。