基于多尺度表征技术重建化石鲨鱼牙齿中铁锰氧化物矿化的四阶段序列

《Scientific Reports》：Fossil shark teeth record a microscale pathway for ferromanganese oxide nucleation and Li–Ni enrichment in deep-sea biogenic substrates

　　

摘要

海洋铁锰结壳和结核是低碳经济所必需的关键金属的主要储库，然而控制其初始形成的机制仍缺乏充分记录。在此，我们综合运用Micro-CT、SEM-EDS、EPMA、LA-ICP-MS、TEM、拉曼光谱和XANES技术，重建了来自大里约脊（西南大西洋）的化石鲨鱼牙齿中铁锰氧化物（FMO）形成的初始阶段。我们记录了保存在牙本质管内的四阶段FMO矿化序列：（1）生物磷灰石蚀变和有机质降解，可能与内栖生物侵蚀有关；（2）纳米级纤铁矿在牙本质管壁上的沉淀，与磷酸盐释放和pH缓冲作用相关；（3）锰的氧化以及锂锰矿的沉淀，这是一种层状Mn(III–IV)氧化物，富含锂（约650 μg g?1）和镍（约37,000 μg g?1），覆盖在纤铁矿之上，含锂锰矿域的平均锰氧化态高达约3.6；（4）稀土元素（REY）选择性重新分配到蚀变的生物磷灰石中，而铈仍优先与FMO结合，随后发生晚期富黏土充填。这些结果强调了生物成因基底和受限的牙本质微环境在早期FMO成核以及特定阶段金属重新分配和保留中的重要性，为深海FMO矿化初始阶段的金属分配提供了一个微尺度模型。