近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所張運(yùn)迎研究員團(tuán)隊(duì)、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局孫珍研究員團(tuán)隊(duì)和加拿大阿爾伯塔大學(xué)李龍教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在邊緣海洋殼氮富集機(jī)制及其對全球俯沖氮通量的影響方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Significant nitrogen enrichment in altered upper oceanic crust in marginal seas: New insights into global subducting nitrogen budget and deep nitrogen recycling”為題發(fā)表于國際著名地球化學(xué)期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》。博士后孫李恒為第一作者，張運(yùn)迎和孫珍為共同通訊作者。

氮是生命必需元素，其在地球各圈層間的循環(huán)對宜居環(huán)境的形成與演化具有重要作用。洋殼在海水蝕變過程中可吸收大量表生氮，成為俯沖帶氮輸入的重要載體。然而，目前對洋殼氮富集機(jī)制及其在俯沖氮收支中的貢獻(xiàn)仍認(rèn)識(shí)不足，尤其是在邊緣海區(qū)域。

研究團(tuán)隊(duì)基于國際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃（IODP）在南海鉆獲的玄武巖樣品，系統(tǒng)開展了氮含量與同位素組成分析。研究發(fā)現(xiàn)，南海玄武巖氮含量顯著高于全球大洋平均值。通過二元混合模擬，研究揭示南海玄武巖中的氮主要來源于上覆富粘土沉積物，并有少量非生物氮還原的貢獻(xiàn)。進(jìn)一步分析表明，除了周圍環(huán)境次生氮可用性外，洋殼蝕變程度也是控制氮富集的關(guān)鍵因素。在次生氮可用性高的條件下，洋殼蝕變程度越高，氮富集越顯著。基于這一新認(rèn)識(shí)，研究團(tuán)隊(duì)重新估算出全球俯沖帶上部洋殼的氮輸入通量為6.8 ± 0.7 × 10⁹ mol?yr^-1，這幾乎是之前估計(jì)值的兩倍。

研究還發(fā)現(xiàn)，邊緣海相關(guān)的俯沖帶雖然僅占全球俯沖帶總長度的約15%，但其上部洋殼對全球俯沖氮輸入通量的貢獻(xiàn)高達(dá)25%，單位長度氮輸入通量約為開闊大洋的1.7倍。這一結(jié)果凸顯了邊緣海在大洋氮循環(huán)中的重要作用，也為理解全球氮循環(huán)的區(qū)域差異提供了新視角。該研究不僅首次系統(tǒng)揭示了邊緣海洋殼的氮富集特征與控制機(jī)制，也為準(zhǔn)確評估全球俯沖氮收支和深部氮循環(huán)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)與理論依據(jù)。

研究得到了國家自然科學(xué)基金、地質(zhì)聯(lián)合基金、西太平洋地球系統(tǒng)多圈層相互作用重大研究計(jì)劃、廣東省人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。

論文信息：Sun,L.H.,Zhang,Y.Y*.,Li,K.,Sun,Z*.,Huang,R.F.,Li,L.,2025. Significant nitrogen enrichment in altered upper oceanic crust in marginal seas: New insights into global subducting nitrogen budget and deep nitrogen recycling. Geochimica et Cosmochimica Acta.

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.12.038

圖1?IODP U1500、U1503、U1431、U1433和U1434站位分布圖

圖2 南海洋殼玄武巖N含量和δ¹⁵N值特征

圖3?蝕變玄武巖平均N含量與（a）擴(kuò)張速率、（b）洋殼年齡、（c）基底沉積物N含量和（d）平均LOI含量關(guān)系圖