第21卷第9期2006年9月地球科学进展A DVANCE S I N E AR TH S C I ENC EV o l.21 N o.9S e p.，2006文章编号：1001-8166（2006）09-0931-07粘土矿物保存海洋沉积有机质研究进展及其碳循环意义卢龙飞，蔡进功，包于进，李从先，杨守业，范代读（同济大学海洋与地球科学学院，海洋地质国家重点实验室，上海 200092）摘 要：海洋沉积物吸附有机质的量和有机质循环周期与粘土矿物类型和吸附方式密切相关，并在全球碳循环中扮演着不同的角色。粘土吸附有机质有物理吸附和化学吸附之分，前者主要存在于粘土的微孔隙中，参与年、十年或百年尺度的循环；后者主要存在于粘土矿物层间和外表面，稳定性较好，有机质易于保存，可参与百万年或更长时间的循环，这种不同时间尺度内的碳循环，将会改写海洋沉积物有机碳“源”、“汇”的关系。不同类型粘土矿物的性质存在差异，决定了吸附有机质量的多寡，蒙脱石的吸附量远大于伊利石的吸附量，这可能是造成全球不同海域中有机碳“源”、“汇”变化的原因。海洋沉积物处于水圈、生物圈和岩石圈的交汇地带，有机碳的差异和变化，都会对全球碳循环及气候变化产生重要的影响。关 键 词：海洋沉积有机质；粘土矿物类型；吸附差异；碳循环中图分类号：P736．21 文献标识码：A1 引 言在全球碳循环中，“源”、“汇”不平衡是科学界广为关注的问题，从不同的角度进行了探索［1～4］，试图解决“源”、“汇”不平衡的问题。海洋沉积物处于水圈、生物圈和岩石圈的交汇地带，是有机质沉积和埋藏保存的重要环节，并在全球碳循环过程中扮演着重要的角色。海洋沉积物自沉积以来，经历了转化、迁移、成岩等复杂过程，与之共生的有机质也将会发生相应的变化，进而影响短周期循环碳的数量以及长周期循环碳的数量，因此，探讨海洋沉积物中有机质的保存可能是开启未知碳汇之迷的一把“金钥匙”。海洋沉积有机质的聚集和保存受初级生产力［5］、沉积速率［6］、有机质埋藏率［7］、底层水体的缺氧程度［8］和水深［9］等影响。但是，近十年来的研究表明，海洋沉积物中有机碳与细颗粒—粘土含量间具有较好的相关性，这提醒人们在关注有机质保存时，更应重视海洋沉积物中粘土矿物类型、粘土与有机质结合方式以及不同结合方式有机质的稳定性的研究，这可能是探寻世界范围内碳源和碳汇差异之谜的有效途径。为此，本文将综合国内外的研究成果，从有机—无机相互作用的角度出发，探讨粘土对有机质的吸附和保护机制，以及不同类型粘土矿物吸附有机质的差异，试图从全新的角度阐释海洋有机质沉积、保存的过程，开拓碳循环研究的新思路。2 物理吸附2.1 矿物表面积对吸附的影响在20世纪中后期，人们已经注意到海洋沉积物中比表面积较大的细粒泥质沉积物中有机碳含量较高，二者具有较好的线性相关性［10～12］，并发现不论是在河口、潮间带、大陆架、大陆坡等大陆边缘的不同环境中，还是在表层和浅层沉积物中，有机碳均与 收稿日期：2005-12-20；修回日期：2006-06-26.*基金项目：国家自然科学基金资助项目“长江三角洲晚新生代锆石精细年代学对长江流域演化的示踪”（编号：40576030）资助. 作者简介：卢龙飞（1977-），男，甘肃西和人，博士研究生，主要从事沉积学与地球化学研究.E-m a i l：l l f779712＠163. c om.
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/35d00fc589eb172ded63b7f8.html
