?近二十年來，碳酸鹽團簇同位素（Δ47）已發展成為古溫度重建的重要研究手段。然而，地質時期的碳酸鹽，尤其是生物碳酸鹽極易受到成巖蝕變作用的影響，導致其Δ47發生重置而偏離初始條件。因此，深入研究碳酸鹽在成巖蝕變過程中同位素信號的響應機制顯得尤為重要。文石作為海洋生物骨骼的主要礦物成分，在海洋沉積記錄中具有廣泛代表性；同時，其亞穩態特性使其對埋藏成巖作用極為敏感，這使得研究生物文石在熱重置過程中的團簇同位素響應機制具有獨特意義。
?針對這一科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所穩定同位素地球化學學科組開展了一系列珊瑚文石熱重置模擬實驗。研究通過塊狀化、粉末化及氧化預處理對比實驗，系統分析了礦物相轉變前珊瑚文石的熱重置行為：首先精確測定了珊瑚文石的熱重置動力學參數，同時評估不同來源內部水對Δ47重置速率的影響，并進一步建立模型預測地質歷史條件下珊瑚文石團簇同位素的演化軌跡。
?研究團隊發現，文石Δ47信號在加熱初期（40分鐘內）即表現出快速重置趨勢，隨后速率顯著減緩，但始終未能達到完全平衡狀態。這一熱重置行為呈現出典型的非一級動力學特征（圖1），且其速率遠超方解石和白云石。這其中文石的平均活化能（μE?=?132.0?±?12.4 kJ/mol）僅約為方解石和白云石的一半（圖2）。隨著加熱的進行，文石的δ18O持續負偏（最大偏移0.77‰）指示了內部水-碳酸鹽氧同位素交換的存在；而不同預處理樣品的對比結果表明：氧化處理使重置速率提升3-4倍，塊狀化與粉末化處理樣品差異不顯著。這可能意味著亞微米或納米尺度的介質在同位素交換過程中起主導作用。研究推測有機結合水或結構水可能是驅動Δ47快速重置的關鍵介質。這些重要發現揭示了珊瑚文石對低溫熱事件的獨特敏感性。通過“隨機游走”重排模型模擬結果顯示：在50?°C條件下，文石Δ47信號可在百萬年時間尺度內發生顯著重置，而同期方解石幾乎不受影響（圖3）。這一特性使生物類文石Δ47成為示蹤低熱事件的潛在指標，同時也意味著在深時古溫度重建研究中，必須采用多礦物聯用策略以有效排除熱重置干擾。
?相關成果近期發表于國際地球化學領域權威期刊《Earth and Planetary Science Letters》，第一作者為郭羽翯博士研究生，通訊作者為郭煬銳副研究員，其他合作者包括鄧文峰和韋剛健研究員。本研究獲得了國家自然科學基金的資助。
?論文信息：Guo, Y. (郭羽翯) , Guo, Y. (郭煬銳)*, Deng, W. (鄧文峰), Wei, G. (韋剛健), 2025. Rapid thermal resetting of clumped isotope in coral aragonite. Earth Planet. Sci. Lett. 667, 119519.
?論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X25003176#sec0018
圖1. 珊瑚文石加熱實驗中δ13C、δ18O和Δ47值的變化趨勢及動力學模型擬合結果。
圖2. 不同碳酸鹽礦物團簇同位素熱重置速率的阿倫尼烏斯速率參數圖。
圖3.?基于“隨機游走”模型的不同碳酸鹽礦物T(Δ47)隨埋藏時間和溫度變化的預測結果。
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