2022年12月20日，德国哥廷根大学公布最新研究成果称，由该校研究人员和德国地球科学研究中心（GFZ）研究人员开展的一项联合研究证实，地球氧同位素比率是由地球内部热流决定的，而非海水温度。

    通常认为，数十亿年前，海洋处于非常热（＞70℃）的状态，并由此决定了地球氧同位素比率（18O/16O）。但该最新研究表明，在地球早期，海洋可能不像通常认为的那么热，其温度要温和得多。同时，科学家通过分析硅质岩证明了氧同位素比率是由固体地球的冷却决定的，而非此前认为的依赖于海水温度。相关研究成果发表于近期出版的《美国科学院院刊》。

    为什么在38.5亿年到25亿年之间的硅质沉积岩燧石富含较轻的氧同位素（16O）？这些宝贵的“时间胶囊”究竟记录了关于地球历史的什么信息？为了破解这一存在了几十年的地球科学谜题，研究小组研究了来自中国东南部约5.5亿年前的燧石。

    研究发现，这些样本记录了沉积泥沉积后，燧石的无定形前体在地表以下数百米的地方重新结晶的过程，其记录的温度是地下深处的温度，而不是地表海洋的温度。这一发现激发了氧同位素比率可能取决于地球内部热流的想法，从而为破解谜题提供了一个全新角度。

    研究表明，通过沉积物柱的热流控制着成岩转化速率，从而控制着燧石的氧同位素比率。这一之前未被解释的控制因素解释了固体地球冷却时燧石氧同位素比率增加的约5‰，并意味着在早期地球上只有中度消耗18O的海洋和温和—中等的气候。

    研究人员解释称，计算表明，当热流更高时，16O的比例就会更高，因为重结晶发生在更高的温度下。同时，在相同条件下，海水中16O的含量也会增加。从而解释了为什么古代燧石中有大量较轻的氧同位素的难题。研究人员表示，该研究成果对于理解地球早期生命演化至关重要，同时该研究成果将在未来几年为一些令人兴奋的新发展打开大门，因为对热流效应的全新理解将使科学家能够更准确地重建地质深时海水温度。不仅如此，它还有助于破译古代沉积盆地的热结构和构造历史。

来源：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2023年第01期                  

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