深海稀土資源作為全球戰略資源的重要組成部分,其形成機制與循環規律長期受到科學界關注。近期,一支科研團隊通過系統性研究,首次證實深海稀土元素存在雙向循環模式,為理解這一特殊資源分布提供了全新視角。相關成果發表于國際權威學術期刊,引發學界對海洋稀土循環機制的深入探討。
傳統認知中,稀土元素主要通過鐵錳氧化物顆粒的吸附作用,從表層海水向深海沉積物遷移,形成"自上而下"的單向循環。然而,研究團隊在對東南太平洋熱液活動區開展多維度采樣分析時發現,在海水-沉積物界面存在顯著的逆向過程:鐵錳氧化物在早期成巖階段會釋放吸附的稀土元素,使其通過孔隙水向上擴散重新進入海水體系。這種"自下而上"的循環模式與既有認知形成重要補充。
進一步分析顯示,不同海域的稀土循環特征存在顯著差異。大陸邊緣淺海區沉積物釋放的稀土元素量遠高于深海遠洋區域,導致后者成為稀土元素的重要儲庫。研究特別指出,熱液活動區的稀土循環強度顯著增強,這主要歸因于熱液噴口釋放的鐵錳氧化物顆粒攜帶大量稀土元素。這些顆粒在沉積物表層(埋深小于2米)發生快速釋放,而深部沉積物中的稀土元素則保持相對穩定。
該發現突破了以往對海洋稀土循環的單一認知框架。科研人員通過對比熱液區與非熱液區的沉積物孔隙水數據,量化證實熱液活動可使稀土元素的海水輸入通量提升數個量級。這種差異主要源于熱液鐵錳氧化物顆粒的特殊性質——其表面吸附的稀土元素在水巖界面更易解吸,而普通沉積物中的稀土元素則更多被固定在礦物晶格中。
研究團隊強調,早期成巖作用對稀土元素循環具有決定性影響。在沉積物表層發生的氧化還原反應、微生物活動等過程,會改變鐵錳氧化物的晶體結構,進而調控稀土元素的吸附-釋放平衡。這種動態過程在熱液活動區尤為顯著,形成了獨特的稀土富集模式。該成果不僅完善了海洋稀土生物地球化學循環理論,也為深海稀土資源勘探提供了關鍵參數指標。
據科研人員介紹,深海稀土資源開發面臨技術挑戰與生態風險雙重考驗。新發現的循環機制有助于更精準評估不同海域的資源潛力,特別是熱液活動區可能成為未來勘探的重點目標。通過建立稀土元素通量模型,結合沉積物年代學數據,可實現對深海稀土資源形成歷史的追溯,為資源可持續利用提供科學支撐。








