近日，中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室管红香教授团队苗晓明副教授联合广海局、中科大、路易斯安那大学、辛辛那提大学、同济大学以及崂山实验室等多家单位，在国际地学顶尖期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》在线发表了题为“Heavy tungsten isotopes in sulfidic seep sediments linked to carbonate precipitation”的论文，阐述了在冷泉硫化环境下钨同位素循环的新研究进展。

钨（W）及其稳定同位素（δ^186/184W）是重建地质历史时期海洋氧化还原演化的新兴高潜力代用指标，厘清现代海洋不同沉积环境的 W 循环过程与同位素分馏机制，是验证并拓展该指标古环境应用的核心前提，对揭示地球表生环境氧化还原状态演变与生命-环境协同演化具有重要科学意义。传统认知认为，硫化环境中 W 主要以可溶性硫代钨酸盐形式赋存于水体与孔隙水中，硫化沉积物无显著自生 W 富集，其 δ^186/184W 与上陆壳（UCC）基本一致，陆源碎屑是硫化沉积物 W 的唯一主控来源。然而，全球部分硫化沉积体系中已发现与该认知相悖的 W 同位素异常，尤其是甲烷冷泉这一典型的硫化环境，其 W 循环过程、同位素分馏机制与宿主相仍不明确，严重制约了 W 同位素古氧化还原代用指标的精准应用与科学解读。

针对这一科学瓶颈，研究团队以南海海马冷泉沉积物与自生碳酸盐岩为研究对象（图1），通过系统的主微量元素、C-O-Mo-W 多同位素体系分析，完整揭示了硫化冷泉环境 W 同位素分馏机制，取得以下核心进展：

图1研究样品站位的分布图

1、发现硫化冷泉沉积物中异常重 W 同位素信号，打破传统认知。研究首次在海马冷泉渗漏区硫化沉积物中检测到最高达 +0.43‰的 δ^186/184W 值，显著高于上陆壳均值，接近现代海水同位素组成；其中甲烷成因自生碳酸盐岩的 δ^186/184W 更是达到 +0.40‰ ~ +0.48‰，是目前全球已报道沉积体中的最高值（图2和图3），直接证实硫化环境可发生显著的自生 W 埋藏与重 W 同位素富集，推翻了 “硫化沉积物无自生 W 富集、同位素组成与上陆壳一致” 的传统认知。

2、厘清硫化冷泉 W 富集与同位素分馏的主控机制，明确自生碳酸盐的核心宿主作用。研究通过 Mo 元素与同位素特征证实冷泉区为甲烷厌氧氧化（AOM）驱动的持续强硫化环境，系统排除了 Fe-Mn 氧化物、黄铁矿、有机质对 W 同位素组成的主控影响；发现沉积物碳酸盐含量与 W 富集系数（W_EF）、δ^186/184W 呈极强正相关（图2），明确 AOM 驱动的自生碳酸盐岩沉淀是硫化沉积物重 W 同位素富集的首要控制因素，证实冷泉自生碳酸盐岩是海洋重 W 同位素的重要沉积汇。

3、拓展 W 同位素古环境应用边界，提出碳酸盐岩是古海水 W 同位素全新档案库。研究证实碳酸盐岩沉淀过程对 W 同位素的分馏效应极小，可忠实记录沉积时期流体（古海水）的 δ^186/184W 信号；相较于分布局限的黑色页岩、铁锰结壳，碳酸盐岩在地质历史中分布广泛、沉积连续，是重建地质历史时期海水 W 同位素长期演化与海洋氧化还原状态变迁的优质潜在载体，为古海洋环境演化研究提供了全新的技术路径与科学视角。

图2 碳酸盐岩沉淀调控沉积物钨富集特征及其同位素组成

图3 （A-B）不同地质载体中钨同位素组成特征及相互作用；（C-D）在不同碳酸盐岩沉积的硫化条件下钨同位素循环的示意图

该研究完善了海洋硫化环境 W 生物地球化学循环的理论框架，革新了对硫化沉积物 W 同位素分馏机制的传统认知。未来可进一步通过室内模拟实验、原位微区分析与地质记录验证，系统建立碳酸盐岩W 同位素分析的技术方法体系，厘清成岩作用对碳酸盐岩 W 同位素信号保存的影响，明确该代用指标在古环境重建中的适用条件与应用边界，为揭示地质历史时期海洋氧化还原演化与全球碳循环变迁提供关键数据支撑。

论文信息：Miao, X., Ei, J., Oppo, D., Liu, X., Li, J., Nan, H., Yu, X., Fang, Z., He, Z., Li, J., Guan, H., Wu, N., Algeo, T.J., Heavy tungsten isotopes in sulfidic seep sediments linked to carbonate precipitation, Geochimica et Cosmochimica Acta, 2026.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2026.04.033.