近日，日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）、俄罗斯全俄海洋地质矿产资源研究所（VNIIOkeangeologia）、俄罗斯科学院地质研究所、美国地质调查局（USGS）等单位组成的国际合作团队，在《Chemical Geology》在线发表研究成果。研究团队由Natalia Konstantinova、Minako Kurisu、Katsuhiko Suzuki等学者联合开展，并汇集了James R. Hein、Sergei Skolotnev和Georgy Cherkashov等海洋地质与地球化学专家。研究通过铁同位素分析，重建了过去约900万年来北极深海铁来源和循环过程的变化，为认识北极环境演变及海洋碳循环提供了新的地球化学证据。
铁是海洋生态系统中重要的微量营养元素，直接影响浮游植物生长和初级生产力，并通过生物泵作用参与全球碳循环与气候调节。北极海洋受河流输入、陆架沉积物释放、海冰融化、大西洋和太平洋水团交换以及热液活动等多重因素影响，是研究海洋铁循环的关键区域。然而，海水中溶解铁浓度低、停留时间短，仅依赖现代观测难以揭示其长期变化规律。
为突破这一限制，研究团队选择北极美洲海盆门捷列夫海岭、诺斯温德海岭以及北大西洋克尼波维奇海岭和沃灵海隆的4件铁锰结壳样品，开展毫米级分层采样和高精度铁同位素测试。研究结合此前建立的^187Os/^188Os和铍同位素年代学框架，获得了覆盖约900万年的连续记录。铁锰结壳在海底缓慢生长，可持续吸附海水中的铁、锰及微量元素，因此被视为保存古海洋环境信息的“深海档案”。
测试结果表明，4件铁锰结壳的δ^56Fe值变化范围为0.00‰至−0.44‰。其中，美洲海盆两件样品在晚中新世表现出相对偏重的铁同位素组成，进入上新世—更新世后则明显变轻。研究团队认为，这一变化很可能反映了还原性陆架沉积物释放的同位素较轻铁逐渐增强，并经陆架—盆地交换进入深海。与之相对，沃灵海隆铁锰结壳所记录的深层北大西洋铁源，在过去约700万年中总体保持稳定，显示不同海盆和水团具有显著差异的铁循环特征。
该研究进一步表明，铁同位素组成主要受铁源类型、传输路径及氧化还原过程控制，不能简单等同于海洋生物生产力信号。随着北极增温、海冰退缩和陆架环境改变，沉积物铁的释放及其向深海输送可能发生新的调整，并对北极海洋生态系统和碳循环产生影响。
研究展示了“铁锰结壳年代学—微区分层—稳定同位素示踪”相结合的研究范式，也凸显了非传统稳定同位素在古海洋环境重建、深海物质循环和气候变化研究中的应用潜力。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2026.123667