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西印度洋热液流体与海水混合过程中Fe行为:δ56Fe示踪

批准号:
42076046
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李力
学科分类:
海洋化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李力

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
铁(Fe)限制了全球40%的海域中固氮生物和浮游植物的生长,其源/汇机制及生物地球化学循环过程一直是海洋科学研究的前沿。近年来,GEOTRACES发现洋中脊热液口喷发的溶解态Fe能扩散至数千公里以外,是大洋中Fe的重要来源,因此量化热液源Fe通量成为一个研究热点。然而,目前针对超慢速扩张洋脊的研究程度较低,导致该类洋脊热液源Fe的贡献被极大低估。本项目将使用ROV搭载痕量洁净采样装置采集西印度洋热液流体、羽流水样,对样品中Fe的存在形态及Fe同位素组成进行测试,并结合热液流体及羽流的理化参数,确定流体与海水混合过程中的Fe的存在形态及δ56Fe值变化,揭示影响其变化的重要地球化学过程,并建立基于Fe同位素的端元模型估算该区域热液源Fe通量。本项目将为精确量化超慢速扩张洋脊热液源Fe的贡献提供重要的研究数据,并为完善大洋Fe的源/汇机制及地球化学循环过程做出贡献。
英文摘要
Iron (Fe) limits the growth of diazotroph and phytoplankton in 40% of global ocean, therefore the sources, sinks and biogeochemical cycling processes of Fe has been the frontier of ocean science studies. In recent years, the international scientific project GEOTRACES found out that the dissolved Fe (dFe) discharged from hydrothermal activity can transport to thousands of kilometers away, which becomes a potentially importance source of dFe in Open Ocean. Iron is a key parameter in the global climate model, therefore there is an urgent need to quantify the contribution of hydrothermal Fe in Open Ocean. Currently, the research on quantifying hydrothermal Fe discharged from ultra-slow spreading ridges is in general lacking, resulting in an overly underestimation of its contribution to global Fe budget. This project will use the trace metal-clean water sampling devices coupled with the ROV to collect fluid and water samples near the hydrothermal vents in western Indian Ocean. The speciation and isotope composition of Fe will be measured in those samples, along with environment physiochemical parameters, in order to determine the changes on Fe speciation and δ56Fe values during the mixing process between hydrothermal fluids and seawater. The important geochemical processes affecting the changes of Fe speciation and isotope composition will be revealed and the endmember model will be established to quantify the hydrothermal input in the study region. This project will provide important data to quantify hydrothermal Fe in ultra-slow spreading ridges, and contribute to the mechanism study of source, sink and geochemical cycling process of Fe in Open Ocean.
Ba的循环与海洋生物地球化学密切相关,其通常被作为海洋生产力、海水碱度和海洋循环的示踪剂。海洋中钡的来源主要是河流、地下水输入和热液输入,但针对热液源Ba同位素的研究极为匮乏,仅有针对太平洋和大西洋热液源Ba的两个研究(Hsieh et al., 2021; Zhang et al., 2024),且这两个研究对于热液源“有效输入”至海水中的Ba同位素所得结论相反。.本研究针对西印度洋几个热液区(龙旂、天成、天休)流体、近热液羽流、背景海水、颗粒物、沉积物中Ba及其同位素组成、其他痕量金属(Fe、Mn、Cu、Zn)及相关参数进行了分析测试,发现西印度洋热液源Ba同位素相较海水明显偏轻,其“有效输入”溶解态Ba约为200 nM,其δ138/134Ba为0.05‰。受热液影响沉积物的Ba同位素组成(-0.16-+0.01‰)明显低于背景沉积物(0.01-0.14‰),说明沉积物可记录热液Ba的信号。结合流体、羽流、海水、颗粒物和沉积物的结果综合分析,我们认为,热液流体中Ba及其它几种痕量金属元素(Fe、Mn、Cu、Zn)在热液口内就被大量清除。当其离开热液口的时候,流体与海水相互作用,溶解态轻Ba同位素优先随着铁氧化物、铁硫化物共沉淀至沉积物,由此沉积物记录了热液源Ba同位素信号。.本研究直接支持了Zhang et al.(2024)针对大西洋中脊Rainbow热液口的研究结果,即热液源“有效输入”Ba同位素轻于背景海水。同时,受热液影响沉积物中的Ba同位素组成较背景沉积物显著偏轻的结果,可应用于识别沉积物、岩芯中Ba的来源,对于指示古海洋事件及应用Ba指示古海洋生产力的研究,都具有重要参考意义。
北极西伯利亚陆架钒同位素研究及其对沉积物-海水相互作用的指示
西印度洋热液流体与海水混合过程中Fe行为:δ56Fe示踪
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  • 批准号:
    41206109
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    29.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    李力
  • 依托单位:
国内基金
海外基金