近日获悉，中国科学院南海海洋研究所研究员冯东及合作者在《地质学》（GEOLOGY）刊发研究成果，他们通过对全球5处现代和古代冷泉区发育的自生碳酸盐岩的研究，建立了地质历史时期甲烷缺氧氧化作用识别的新方法，为解决地质历史时期自生碳酸盐岩成因等关键科学问题提供了重要线索。

据介绍，海洋自生碳酸盐岩沉积在地质历史时期全球碳循环中扮演了重要的角色，甲烷缺氧氧化作用是产生自生碳酸盐岩的重要途径之一，但由于自生碳酸盐岩容易遭受后期成岩蚀变，长期以来缺乏有效识别地质历史时期广泛存在的该类自生碳酸盐岩的方法。

冯东及合作者测定和研究了三处现代（墨西哥湾、黑海和南海）和两处古冷泉（美国华盛顿州和意大利北部）发育的自生碳酸盐岩的晶格硫（CAS）的氧（d¹⁸O_CAS）、硫（d³⁴S_CAS）和碳酸盐的锶同位素（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）组成，发现硫酸盐驱动的甲烷缺氧氧化形成的碳酸盐岩具有特定d¹⁸O_CAS-d³⁴S_CAS斜率(~0.3；图1)，该斜率不受样品的形成年代和发育位置等环境参数控制，仅与碳酸盐岩沉积环境的甲烷浓度有关，并推断任何富集甲烷环境（如冷泉区、上升流区、高生产力区等）沉积的碳酸盐岩均具有此独特的地球化学特征。

作者还综合分析了文石和方解石中各自CAS的d¹⁸O和d³⁴S及锶同位素数据（图2和图3），揭示了此前认为的CAS记录海水硫酸根的地球化学信息的观点是片面的，明确了富甲烷环境沉积的碳酸盐岩CAS记录的是孔隙水硫酸根而非海水硫酸根的信息。所建立的识别地质历史时期甲烷缺氧氧化作用的新方法有望为定量评估地质历史时期中自生碳酸盐岩在全球碳循环中的作用提供重要基础。

该成果得到了国家基金面上项目、优秀青年基金项目和中科院“百人计划”项目的联合资助。

图1. 碳酸盐晶格硫（CAS）的d¹⁸O-d³⁴S斜率