磷灰岩中锌同位素变异及其对海洋古生产力的指示意义

这篇综述通过分析新生代和二叠纪磷灰岩的δ66Zn值变化，揭示了锌同位素分馏与海洋初级生产力、氧化还原条件的关联。研究提出磷灰岩可作为轻/重锌同位素的重要埋藏载体，为重建古海洋生产力（Paleoproductivity）和生物地球化学循环提供了新指标（Proxy），补充了传统Fe-Mn氧化物和有机质页岩的锌同位素记录体系。

　　

Highlight

磷灰岩中的锌同位素变异为阐明海洋初级生产力和环境动态提供了关键线索。尽管锌同位素作为古海洋生产力（Paleoproductivity）代用指标（Proxy）的潜力巨大，但其分馏控制因素尚不明确。本研究结合微量元素地球化学指标，系统分析了新生代和二叠纪磷灰岩中δ⁶⁶Zn的演化规律：低δ⁶⁶Zn值对应生产力降低，高值则反映生产力提升，但可能受氧化还原条件等调节因素影响。秘鲁边缘（新生代）和Retort段（二叠纪）磷灰岩表现为轻锌同位素汇（Sink），而布莱克海台样品与现代深海δ⁶⁶Zn值一致，加州边缘地、查塔姆隆起、海山（新生代）及Meade Peak段（二叠纪）磷灰岩则富集重锌同位素。

Phosphogenesis in Cenozoic depositional settings

新生代磷灰岩形成于边缘（如加州边缘地、查塔姆隆起）和海山环境，受上升流（Upwelling）、氧最小带（OMZ）和微生物活动共同驱动。高生产力区域促进有机质埋藏和磷循环，而海底氧化还原界面控制着锌同位素分馏——缺氧环境倾向于富集轻同位素。

Cenozoic phosphorite

全球磷灰岩主要分布于三类环境：开放海山（如西北太平洋白垩纪海山）、岛礁沉积和大陆边缘（CM）。本研究聚焦大陆边缘（200米浅水区）和深水海山（1400-3000米）样品，发现浅水磷灰岩Rb/Sr和Yb/Lu比值更高，指示显著陆源输入；而深水样品δ⁶⁶Zn偏重，反映风化作用减弱。

Conditions affecting the zinc isotopes

陆源输入是海洋锌的主要来源，但沉积过程中的自生作用（如吸附、生物过程）主导同位素分馏。氧化环境促进重锌同位素埋藏，而亚氧化-缺氧条件导致轻同位素富集。稀土元素配分模式（REY）显示，磷灰岩锌同位素组成可有效区分不同沉积环境和成岩改造程度。

Conclusion

研究揭示了陆源输入、氧化还原条件和生物生产力对磷灰岩锌同位素变异的协同调控机制，提出磷灰岩是继富有机质页岩、Fe-Mn氧化物和碳酸盐之后，又一重要的锌同位素埋藏载体（Sink），为古海洋化学重建提供了新的地球化学指标（Geochemical Proxy）。