镁是海水和上地壳的主量元素。在大陆风化过程，镁从岩石圈进入河流并最终进入海洋，通过碳酸盐岩沉积作用和海洋反风化作用再次进入岩石圈。这一过程伴随着显著的镁同位素分馏。因而，恢复古海水镁同位素变化可以有效示踪关键地质历史时期海洋和陆地环境的耦合演化过程。海相碳酸盐矿物，特别是浅海相富镁碳酸盐矿物的形成过程，往往与微生物新陈代谢有一定关联。目前尚不清楚微生物活动是否显著影响了碳酸盐矿物镁同位素组成。这影响了我们对碳酸盐岩镁同位素地质记录的准确解读以及古海洋镁同位素变化的重建。
我室大陆边缘沉积学研究团队胡忠亚副研究员以不同类型的全新世叠层石和孔隙水为研究对象，通过矿物学、元素和C-O-S同位素研究，明确了叠层石形成过程中微生物活动及变化。在此基础上，利用我室La-MC-ICP-MS分析测试平台开展了系统的镁同位素研究，揭示不同微生物诱导矿化过程中碳酸盐矿物的镁同位素变化，并评估微生物活动对镁同位素分馏影响。相关成果近日发表在国际著名期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上。
结果显示，在叠层石生长的环境中，由于水体碱度、盐度以及硫酸根离子浓度变化，不同类型的微生物代谢活动强度会发生变化，但富镁碳酸盐矿物与水体之间的镁同位素分馏方向及程度没有发生显著变化，Δ26Mgcar-fluid约为-2.6‰。该值与实验得出的无机方解石与溶液间的分馏系数基本一致。这表明，以叠层石为代表的微生物碳酸盐岩，微生物活动对全岩镁同位素组成没有显著影响。这一研究结果与此前Mavromatis教授开展的一项蓝藻实验的结果基本一致。
图1. Lagoa Salgada泻湖内叠层石碳酸盐矿物Mg/Ca比值和δ26Mg值之间的关系
我室大陆边缘沉积学研究团队胡忠亚副研究员和Simon V. Hohl副教授分别为论文的第一作者和通讯作者。该项目得到国家自然科学基金（42230410、42103004和42150610481）的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2023.07.022
撰稿：胡忠亚
编辑：高小丰