?近二十年來(lái)，碳酸鹽團(tuán)簇同位素（Δ47）已發(fā)展成為古溫度重建的重要研究手段。然而，地質(zhì)時(shí)期的碳酸鹽，尤其是生物碳酸鹽極易受到成巖蝕變作用的影響，導(dǎo)致其Δ47發(fā)生重置而偏離初始條件。因此，深入研究碳酸鹽在成巖蝕變過(guò)程中同位素信號(hào)的響應(yīng)機(jī)制顯得尤為重要。文石作為海洋生物骨骼的主要礦物成分，在海洋沉積記錄中具有廣泛代表性；同時(shí)，其亞穩(wěn)態(tài)特性使其對(duì)埋藏成巖作用極為敏感，這使得研究生物文石在熱重置過(guò)程中的團(tuán)簇同位素響應(yīng)機(jī)制具有獨(dú)特意義。
?針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所穩(wěn)定同位素地球化學(xué)學(xué)科組開(kāi)展了一系列珊瑚文石熱重置模擬實(shí)驗(yàn)。研究通過(guò)塊狀化、粉末化及氧化預(yù)處理對(duì)比實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)分析了礦物相轉(zhuǎn)變前珊瑚文石的熱重置行為：首先精確測(cè)定了珊瑚文石的熱重置動(dòng)力學(xué)參數(shù)，同時(shí)評(píng)估不同來(lái)源內(nèi)部水對(duì)Δ47重置速率的影響，并進(jìn)一步建立模型預(yù)測(cè)地質(zhì)歷史條件下珊瑚文石團(tuán)簇同位素的演化軌跡。
?研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，文石Δ47信號(hào)在加熱初期（40分鐘內(nèi)）即表現(xiàn)出快速重置趨勢(shì)，隨后速率顯著減緩，但始終未能達(dá)到完全平衡狀態(tài)。這一熱重置行為呈現(xiàn)出典型的非一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征（圖1），且其速率遠(yuǎn)超方解石和白云石。這其中文石的平均活化能（μE?=?132.0?±?12.4 kJ/mol）僅約為方解石和白云石的一半（圖2）。隨著加熱的進(jìn)行，文石的δ18O持續(xù)負(fù)偏（最大偏移0.77‰）指示了內(nèi)部水-碳酸鹽氧同位素交換的存在；而不同預(yù)處理樣品的對(duì)比結(jié)果表明：氧化處理使重置速率提升3-4倍，塊狀化與粉末化處理樣品差異不顯著。這可能意味著亞微米或納米尺度的介質(zhì)在同位素交換過(guò)程中起主導(dǎo)作用。研究推測(cè)有機(jī)結(jié)合水或結(jié)構(gòu)水可能是驅(qū)動(dòng)Δ47快速重置的關(guān)鍵介質(zhì)。這些重要發(fā)現(xiàn)揭示了珊瑚文石對(duì)低溫?zé)崾录莫?dú)特敏感性。通過(guò)“隨機(jī)游走”重排模型模擬結(jié)果顯示：在50?°C條件下，文石Δ47信號(hào)可在百萬(wàn)年時(shí)間尺度內(nèi)發(fā)生顯著重置，而同期方解石幾乎不受影響（圖3）。這一特性使生物類(lèi)文石Δ47成為示蹤低熱事件的潛在指標(biāo)，同時(shí)也意味著在深時(shí)古溫度重建研究中，必須采用多礦物聯(lián)用策略以有效排除熱重置干擾。
?相關(guān)成果近期發(fā)表于國(guó)際地球化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Earth and Planetary Science Letters》，第一作者為郭羽翯博士研究生，通訊作者為郭煬銳副研究員，其他合作者包括鄧文峰和韋剛健研究員。本研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
?論文信息：Guo, Y. (郭羽翯) , Guo, Y. (郭煬銳)*, Deng, W. (鄧文峰), Wei, G. (韋剛健), 2025. Rapid thermal resetting of clumped isotope in coral aragonite. Earth Planet. Sci. Lett. 667, 119519.
?論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X25003176#sec0018
圖1. 珊瑚文石加熱實(shí)驗(yàn)中δ13C、δ18O和Δ47值的變化趨勢(shì)及動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果。
圖2. 不同碳酸鹽礦物團(tuán)簇同位素?zé)嶂刂盟俾实陌惸釣跛?/span>速率參數(shù)圖。
圖3.?基于“隨機(jī)游走”模型的不同碳酸鹽礦物T(Δ47)隨埋藏時(shí)間和溫度變化的預(yù)測(cè)結(jié)果。
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