碳酸盐岩介质调控的陆源锶通过淡水海底地下水排放向热带大陆岛湾的输送机制及全球海洋锶循环意义

研究人员针对海洋锶(Sr)同位素失衡问题，以热带大陆岛湾（海南岛清澜湾）为研究对象，通过系统分析水体Sr浓度与87Sr/86Sr比值，首次量化了碳酸盐岩含水层主导的淡水海底地下水排放(FSGD)对海洋锶循环的贡献。研究发现FSGD输送的锶通量是河流输入的2.0–2.1倍，其特有的同位素特征(0.709148)和热带风化增强效应，使大陆岛屿贡献了全球26–47%的FSGD-Sr通量，为修正海洋锶同位素预算模型提供了关键数据。

　　

海洋作为地球上最大的锶储库，其同位素组成(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr≈0.70918)长期被视为地质过程的"指纹"。然而近年研究发现，由于陆源放射成因锶(0.7119)输入远超海底热液(0.7025)等非放射源，全球海洋正面临显著的锶同位素失衡。传统模型主要关注河流输入，却忽视了海底地下水排放(SGD)这一"隐藏通道"的调节作用，尤其对占全球岛屿80%的大陆岛屿的贡献知之甚少。

中国研究人员选择海南岛清澜湾这一典型热带半封闭海湾，其独特的地质背景——碳酸盐岩与花岗岩混杂的含水层系统，为揭示岩性如何调控锶迁移提供了天然实验室。通过采集地下水、河水和海水样品，团队采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定Sr浓度，多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)分析同位素组成，结合水文模型量化通量。

岩性对地下水锶组成的影响
碳酸盐岩含水层地下水呈现"双高"特征：Sr²⁺浓度(50.98–71.88?μM)达全球含水层前10%，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值(0.708923–0.709386)显著低于花岗岩区(0.712014)。这种差异源于碳酸盐矿物优先溶解富集⁸⁶Sr，而硅酸盐风化释放更多放射成因⁸⁷Sr。

非保守混合过程
海湾表层水的Sr浓度偏离理论混合模型7.7–69.8%，同位素比值偏移达+0.000334。这种异常归因于：1) 流域岩性异质性导致输入端组成差异；2) 颗粒物吸附-解吸引发的同位素分馏，尤其在盐度梯度区(<5psu)出现显著Sr迁出。

FSGD通量主导性
通过将Sr数据与基于镭同位素约束的FSGD模型耦合，计算出清澜湾年输入2.39×10⁶?mol Sr，其中碳酸盐风化贡献>99.9%。该通量是河流输入的2.1倍，且其同位素特征(0.709148)恰处于河流(0.7119)与海水(0.70918)之间，成为调节海洋Sr同位素失衡的"缓冲器"。

全球尺度启示
热带大陆岛屿因强降水和碳酸盐岩广泛分布，其FSGD-Sr通量可能占全球总量的26–47%。这一发现改写了传统海洋Sr预算模型，提示未来需将大陆岛屿含水层异质性纳入全球生物地球化学循环评估框架。

该研究发表于《Global and Planetary Change》，首次系统论证了碳酸盐岩介质通过FSGD对海洋锶循环的调控作用，为理解地质-气候-生物地球化学耦合机制提供了新视角。特别是揭示热带大陆岛屿作为"锶转运枢纽"的功能，对预测气候变化背景下海洋元素循环响应具有重要启示。