深海富稀土沉积（也称"深海稀土"）是近年来发现的一种新型深海矿产资源,相对富集中-重稀土,资源潜力巨大,有望成为陆地稀土资源的战略接替资源（Kato et al.,2011;石学法等,2021a,b）。深入认识深海稀土富集过程和富集机制,...
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深海富稀土沉积（也称"深海稀土"）是近年来发现的一种新型深海矿产资源,相对富集中-重稀土,资源潜力巨大,有望成为陆地稀土资源的战略接替资源（Kato et al.,2011;石学法等,2021a,b）。深入认识深海稀土富集过程和富集机制,掌握深海稀土分布规律尤为重要。西太平洋海域是全球深海稀土发育最好的海区之一（石学法等,2021a）。目前,西太平洋海域已发现深海稀土的稀土总量（ΣREY）最高可达近8000×10,为全球各海区之最（Yasukawa et al.,2019;Tanaka et al.,2020）。因此,西太平洋是开展深海稀土迁移、富集过程研究的理想海区。本文通过对西太平洋2站柱状沉积物中主要矿物（生物磷灰石、微结核和钙十字沸石）地球化学特征的精细研究发现,生物磷灰石和微结核是稀土元素的主要赋存矿物;铁锰微结核经历了明显的成岩作用,由水生Fe-Mn微结核转化为成岩富Mn微结核,并释放大量的稀土元素（尤其是Ce）;这部分由微结核释放的稀土元素可能最终转移进入生物磷灰石。可见,深海沉积物成岩过程中存在稀土元素的重新分配,生物磷灰石是稀土元素最终宿主矿物,稀土元素的重新分配主要发生在沉积物-海水界面附近（成岩作用初期）。本研究推测,大水深、低沉积速率和强底流活动是控制西太平深海稀土富集的主要控制因素。
南大洋因其面积广阔等优势,能够存储更多的热量和二氧化碳(CO_(2)),因此在全球碳循环及气候变化中的地位十分重要。罗斯海作为南大洋第二大边缘海,是研究古海洋演化的理想海域。本研究采用罗斯海陆坡和海盆区的3根插管沉积物岩芯——BC008(水深1063 m,长27 cm,年龄6.0~14.8 ka B.P.)、BC010(水深2055 m,长44 cm,年龄0~15.5 ka B.P.)和BC006(水深2120 m,长54 cm,年龄0~22.3 ka B.P.),通过分析其生物硅含量及浮游有孔虫碳同位素比值(Nps-δ^(13)C)的变化发现,生物硅含量在末次冰消期较高,在约16 ka B.P.达到极大值,这指示了冰消期罗斯海海域深层水上涌增强并在约16 ka B.P.最为剧烈。与此同时,Nps-δ^(13)C的负偏,指示了南大洋上涌的水团将溶解的硅酸盐传递至海洋表层的同时,也将碳同位素等化学信号传递至表层海水。深层水上涌在末次冰消期显著增强的趋势,与大气CO_(2)浓度在冰消期之后的急剧上升十分吻合,这进一步验证了冰消期南大洋深层水上涌的假说及其对大气CO_(2)浓度上升的贡献。此外,本研究进一步讨论了引起末次冰消期南大洋深层水上涌的可能触发机制,主要可能因南北两极热量分布不均,导致南半球西风带位置和强度以及大西洋经向翻转流强度发生变化,进而驱动南大洋深层水上涌。
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