近日，国际知名地学期刊《Chemical Geology》发表了我室博士生陈源清（导师吴自军教授）的最新成果，论文题为“Holocene sea-level changes modulate iron-bound phosphorus burial in subtropical coastal sediments”。该研究综合孔隙水与固相地球化学数据，揭示了海陆过渡带（MTT）的早期成岩过程及机制，指出经历冰后期海侵的全球边缘海沉积物中铁结合态磷（Fe-P）的埋藏量可能被严重低估，并提出了相应的Fe-S-P耦合演化模式。
海洋沉积物中的磷（P）埋藏，直接调控现代海洋的生产力，也是重建古海洋环境的重要指标。大陆边缘作为陆海交互作用的过渡带，尽管面积较小，却埋藏了全球约90%的海洋磷。其中，铁结合态磷（Fe-P）是大陆边缘沉积物中一种重要的磷汇。以往研究通常将深层沉积物中Fe-P的形成归因于与甲烷厌氧氧化耦合的铁还原（Fe-AOM）过程。然而，在冰期-间冰期旋回中，大陆架在末次盛冰期出露为广袤的陆相沉积环境，在全新世海平面上升过程中又被海相泥质沉积物覆盖，形成了显著的海陆过渡带（MTT）。在缺乏Fe-AOM过程的MTT深层沉积物中，深部磷汇的形成机制及其稳定条件尚不明确。这种Fe-P保存机制在以往全球磷循环评估中一直被严重忽视。
该研究基于中德合作航次在南海北部湾采集的7个重力柱样品（图1），通过综合分析孔隙水地球化学参数、固相形态以及微区X射线荧光光谱（µXRF）数据，揭示了跨越MTT的Fe、S、P耦合演化机制。研究发现：在MTT深度以下的海陆相沉积物中，有机质以陆源输入为主；全新世海相层中生成的H₂S向下扩散，与下伏陆相沉积物中富集的活性铁氧化物（FeOx）发生反应，驱动了黄铁矿的累积。
图1. 南海北部湾采样站位图
然而，尽管H₂S诱导的铁氧化物（FeOx）溶解会将Fe²⁺和PO₄³⁻释放至孔隙水中，但全新世期间累积的H₂S总量远不足以耗尽冰期时期积累的巨大FeOx库。这种不完全硫化作用使得深层陆相沉积物中仍保留了大量的FeOx，为PO₄³⁻提供了充足的吸附位点，从而在MTT下方形成了显著的Fe-P累积（图2）。定量分析表明，在MTT下方的陆相沉积物中，Fe-P占总磷（TP）的比例高达40%以上，是磷的主导埋藏相，这一比例远高于以往基于现代海洋沉积物的评估结果。
图2. 站点SO-8、SO-43和SO-45各类提取磷形态占TP的相对比例，显示MTT（黑色虚线）下方Fe-P占比显著增加
因此，传统估算忽略了大陆架与边缘海系统中经历冰后期海侵的深层陆相沉积物内所埋藏的高比例Fe-P库（图3），导致全球海洋沉积物中Fe-P的埋藏通量被严重低估。这种深部Fe-P汇极易受海岸带缺氧环境或物理扰动影响而再次活化，进一步定量约束该Fe-P汇机制并纳入全球生物地球化学模型，对完善全球磷循环具有重要科学意义。
图3. 受海陆过渡带影响的大陆边缘沉积物中Fe-S-P循环机制概念模式图（A：末次冰期前；B：冰消期后）
该论文第一作者为我室博士生陈源清（现为同济大学博士后），通讯作者为吴自军教授，合作者包括德国波恩大学Christian März教授、德国波罗的海海洋研究所Michael Böttcher教授等。研究受国家重点研发计划、国家自然科学基金、德国BMBF项目及国家留学基金委项目联合资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2026.123334