第七届青年地学论坛

      地质历史时期的数次生物演化和灭绝事件多伴随着全球气候的巨变以及海洋的氧化还原变化，重建古海洋的氧化还原历史对更好地了解全球气候-海洋化学-生物演化之间的相互联系和影响具有重要意义，是行星地球宜居性研究的重要科学问题。尽管多个氧化还原指标已经被提出并应用于古海洋研究，现有指标对于洋底缺氧至低氧环境的识别还存在多解性。钒由于其独特的氧化还原性质（在海水中可以以+3、+4、+5多价态形式存在，且海水中+5价的钒的还原反应发生在低氧环境下而不需要硫的参与），其同位素在示踪古海洋氧化还原特别是缺氧-低氧环境的变化具有很大的应用潜力。理解现代大洋的钒同位素地球化学循环以及控制大洋沉积物钒同位素组成的因素是应用其研究古海洋氧化还原的基础。
      本工作对现代海水及不同海洋化学和氧化还原环境下形成的大洋沉积物的钒同位素组成和变化进行了系统测量和研究，对控制沉积过程钒同位素分馏的因素进行了讨论。结果显示海水的钒同位素组成相对均一，同时不同氧化还原环境下形成的大洋沉积物的钒同位素具有显著差别。结合理论和模型计算，本工作指出大洋沉积物的钒同位素变化主要受控于不同氧化还原环境下海水中不同价态钒的转化以及矿物和有机质对钒的吸附产生的同位素分馏。本工作还显示沉积物的钒同位素变化对洋底缺氧-低氧环境的变化特别敏感，且不受沉积速率等其它因素的影响。我们进一步的对海水钒同位素组成的控制因素进行了定量制约，通过建立模型对全球大洋钒同位素输入-输出质量平衡进行了定量估算，结果显示洋底缺氧海水的比例是控制海水钒同位素组成的重要因素。综上所述，本工作显示了沉积物的钒同位素变化可能可以作为一个独特的氧化还原示踪剂来指示古海洋缺氧-低氧环境的变化。