近日，国际地学著名期刊《Gondwana Research》（中科院一区Top，影响因子6.2）以“Significant contribution of seamounts to the oceanic rare earth elements budget”（海山对海洋稀土元素循环的重要贡献）为题，发表了广州海洋地质调查局深海矿产资源科技创新团队在深海稀土研究领域的又一重要成果。
稀土元素素有“工业味精”的美誉，广泛应用于电子信息、石油化工、冶金、机械、能源等13个领域40多个行业。全球普遍缺乏稀土资源，特别是重稀土因储量少、用途广、价值大等特点，成为各国争相抢占的重要战略资源。2011年日本首次发现世界最大的稀土宝藏蕴藏于深海，以富含重稀土为特征，可供人类持续使用几百年，也由此开启了全球深海探宝的序幕。经过十余年的调查和研究，人们已初步掌握了深海稀土的分布规律。然而，深海稀土的循环特征及其影响的稀土富集机制问题一直悬而未决，特别是海底地形和洋流对稀土资源富集的影响尚未可知，一定程度上制约了深海找矿的进程。
本研究以深海稀土最为富集的西太平洋皮嘉费塔海盆为研究区，并与中太平洋海盆进行对比（图1）。基于常年锚系监测的海底洋流数据，系统分析了底层海水和孔隙水的稀土元素特征。结果表明，海山地形促使海底洋流速度增强，沉积物的再悬浮可能引起大量稀土释放至海水中，而底流较弱的盆地中心沉积物向海水释放的稀土元素明显降低，导致大量稀土留存于沉积物中，形成深海富稀土沉积物。
图1 太平洋富稀土沉积物研究区
本次研究首次揭示了深海稀土富集与海底地形和洋流的关系，初步了解了深海稀土循环模式及其海山和洋流的相关关系（图 2）。通过模拟计算，研究认为海山地形对于全球海洋稀土循环的贡献之前被严重低估了，海山可向全球海水释放稀土总量高达13 × 10⁶ mol Nd yr⁻¹，导致海盆比海山区更易形成富稀土沉积物，将有效指导后期深海稀土的找矿工作。
图2 深海稀土循环与海山和洋流模式图
广州海洋局深海矿产资源科技创新团队是我国深海稀土调查研究的先驱，面对该种新型战略资源调查的理论、技术难题，该团队强化基础地质研究，近期已在《Science Advances》、《Geochimica et Cosmochimica Acta》、《Gondwana Research》等国际顶级期刊发表了多篇学术论文，逐步明晰了深海稀土的富集机制和分布规律，为大力实施找矿突破战略行动、保障国家能源资源安全提供了重要理论基础。
该文第一作者为广州海洋局邓义楠博士，通讯作者为中国科学院地理科学与资源研究所郭庆军研究员，该研究由国家自然科学基金、国家杰出青年基金、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才引进重大专项、中国地质调查局项目、国家大洋专项“十三五”资源环境类项目、自然资源部海底矿产资源重点实验室开放基金等项目联合资助。
（邓义楠）
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