花崗岩風化過程中鐵氧化物控制鉬同位素分餾

限定陸源輸入到海洋鉬Mo同位素組成和通量是運用Mo同位素反演地質歷史時期全球海洋和大氣缺氧事件重要的前提。釐清Mo同位素在地殼岩石風化過程中分餾機制和探尋風化產物中偏輕的δ98Mo/95Mo的主要宿主是限定河流輸入到海洋中Mo同位素通量的主要途徑。然而，目前關於Mo同位素在岩石化學風化過程中的具體分餾機制仍然不清楚，同時，風化產物中偏輕的δ98Mo/95Mo的主要宿主仍未找到。因此，解決以上兩個科學問題對於限定陸源輸入到海洋的Mo同位素組成通量和完善Mo同位素指示功能具有重要的意義。

中國科學院廣州地球化學研究所韋剛健研究團隊（穩定同位素地球化學學科組）王志兵博士及合作者調查了中國華南地區花崗岩風化剖面（長約40米）全岩、不同化學提取相態、粘土礦物組分以及剖面周邊河流的δ98Mo/95Mo組成特徵。全岩結果顯示，從風化剖面底部到頂部，Mo的遷移率（τ MoTiO2）從59.1%逐漸降低到–77.0%，而δ98/95Mo組成從–1.46‰逐漸升高到–0.17‰。研究表明，風化剖面中δ98Mo /95Mo組成的這種變化特徵主要受吸附和解吸附過程式控制制，在這個過程中偏輕的δ98Mo /95Mo優先被吸附和釋放。依據化學提取實驗進一步得出，Fe氧化物是風化產物中Mo的主要吸附體或宿主，其佔據總Mo比例為41.5%–86.2%，同時，Fe氧化物相態δ98Mo /95Mo組成（–1.57‰ - –0.59‰）偏輕於相應的全岩。因此，研究認為Fe氧化物吸附和解吸附過程式控制制著風化剖面中δ98Mo/95Mo組成的變化特徵。最後，通過對比風化剖面和河流δ98Mo /95Mo組成特徵相對於母岩的分餾程度，發現二者互補性明顯，進一步說明了岩石化學風化控制著河流Mo同位素組成特徵，進而影響著陸源輸入Mo同位素組成和通量。

圖1. 中國華南佛岡地區岩石類型和風化剖面位置（左）、佛岡花崗岩風化剖面柱狀圖（右）

圖2 花崗岩風華剖面中石英、鉀長石、斜長石、黑石、綠泥石、伊利石、蒙脫石、高嶺石礦物含量變化

圖3 花崗岩風華剖面中

Na2O、CaO、MgO、K2O、 Fe2O3、 Al2O3和 TiO2含量變化

圖4 花崗岩風華剖面中

τ MoTiO2、δ98Mo/95Mo、pH、CIA、Ce*/Ce和 TOC變化

該研究首次提出Fe氧化物控制著化學風化過程中Mo同位素的分餾，其對深入了解化學風化過程中Mo同位素分餾機制和地表過程Mo同位素平衡問題具有重要的意義。

圖2.花崗岩風化剖面中δ98/95Mo與τ MoTiO2和化學風化指數（CIA）相關性圖

圖5. a) 花崗岩風化剖面全岩Mo含量與Fe氧化物態中Mo含量（MoNH2OH-HCl）相關性圖；b) 花崗岩風化剖面全岩δ98/95Mo 組成與Fe氧化物態中δ98/95Mo 組成（δ98/95MoNH2OH-HCl）相關性圖；c)花崗岩風化剖面樣品（30–0 米）和周邊河流樣品中Mo同位素組成相對於未風化基岩的分餾程度（?δ98/95Mo）對比圖

相關成果發表在Geochimica etCosmochimica Acta期刊上。該項研究獲得了國家自然科學基金和廣州市科學（技術）研究專項重點項目項目資助。

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