近日，中国科学院南海海洋研究所张运迎研究员团队、广州海洋地质调查局孙珍研究员团队和加拿大阿尔伯塔大学李龙教授团队联合在边缘海洋壳氮富集机制及其对全球俯冲氮通量的影响方面取得重要进展，相关研究成果以“Significant nitrogen enrichment in altered upper oceanic crust in marginal seas: New insights into global subducting nitrogen budget and deep nitrogen recycling”为题发表于国际著名地球化学期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》。博士后孙李恒为第一作者，张运迎和孙珍为共同通讯作者。
氮是生命必需元素，其在地球各圈层间的循环对宜居环境的形成与演化具有重要作用。洋壳在海水蚀变过程中可吸收大量表生氮，成为俯冲带氮输入的重要载体。然而，目前对洋壳氮富集机制及其在俯冲氮收支中的贡献仍认识不足，尤其是在边缘海区域。
研究团队基于国际大洋发现计划（IODP）在南海钻获的玄武岩样品，系统开展了氮含量与同位素组成分析。研究发现，南海玄武岩氮含量显著高于全球大洋平均值。通过二元混合模拟，研究揭示南海玄武岩中的氮主要来源于上覆富粘土沉积物，并有少量非生物氮还原的贡献。进一步分析表明，除了周围环境次生氮可用性外，洋壳蚀变程度也是控制氮富集的关键因素。在次生氮可用性高的条件下，洋壳蚀变程度越高，氮富集越显著。基于这一新认识，研究团队重新估算出全球俯冲带上部洋壳的氮输入通量为6.8 ± 0.7 × 109 mol⋅yr-1，这几乎是之前估计值的两倍。
研究还发现，边缘海相关的俯冲带虽然仅占全球俯冲带总长度的约15%，但其上部洋壳对全球俯冲氮输入通量的贡献高达25%，单位长度氮输入通量约为开阔大洋的1.7倍。这一结果凸显了边缘海在大洋氮循环中的重要作用，也为理解全球氮循环的区域差异提供了新视角。该研究不仅首次系统揭示了边缘海洋壳的氮富集特征与控制机制，也为准确评估全球俯冲氮收支和深部氮循环提供了关键数据与理论依据。
研究得到了国家自然科学基金、地质联合基金、西太平洋地球系统多圈层相互作用重大研究计划、广东省人才团队项目、国家重点研发计划等项目的联合资助。
论文信息：Sun,L.H.,Zhang,Y.Y*.,Li,K.,Sun,Z*.,Huang,R.F.,Li,L.,2025. Significant nitrogen enrichment in altered upper oceanic crust in marginal seas: New insights into global subducting nitrogen budget and deep nitrogen recycling. Geochimica et Cosmochimica Acta.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.12.038
图1 IODP U1500、U1503、U1431、U1433和U1434站位分布图
图2 南海洋壳玄武岩N含量和δ15N值特征
图3 蚀变玄武岩平均N含量与（a）扩张速率、（b）洋壳年龄、（c）基底沉积物N含量和（d）平均LOI含量关系图
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