研究背景

深海富稀土沉积物（REE-rich sediments）被视为重要的潜在海洋矿产资源。以往研究多聚焦于热带太平洋，普遍认为增强的初级生产力和南极底层水（Antarctic Bottom Water，AABW）活动是控制稀土富集的关键因素。在北太平洋温带海域也有富稀土沉积物的报道，这里初级生物力的构成与热带不同，受AABW影响可能也比较弱，形成时代不清，形成机制尚不明确。

研究成果

针对上述科学问题，海底科学与划界全国重点实验室硕士研究生张怡、导师韩喜彬高级工程师及其合作者对采自赫斯隆起（Hess Rise）以东太平洋海盆的NP-GC01岩芯进行了系统的年代学、矿物学和地球化学研究，在北太平洋温带海域富稀土沉积物形成机制方面取得新进展。

研究团队将鱼牙原位Sr同位素地层学与U-Pb定年技术相结合，精确限定岩芯富稀土层（Layer 3）的形成时代为约29.10 Ma~26.30 Ma前（渐新世），其上覆的富钡层（Layer 2）形成于约26.30 Ma前（图1）。同时发现这一海域的富稀土沉积物层地层上可以对比（图2）。

该研究首次在研究区识别出被自生沸石包裹的自生碳氟磷灰石（Carbonate Fluorapatite，CFA）颗粒，并证实其是重要的载稀土矿物相。研究认为，深海沉积物中的稀土富集并非简单地由初级生产力增强所控制。相反，长期的沉积物饥饿（极低的沉积速率）、强烈的底流活动以及氧化的沉积环境，共同促进了CFA的形成和稀土元素的封存。研究成果强调了在温带海域，物理海洋学过程（如底层水演化）和沉积环境（如低沉积速率、氧化条件）在稀土成矿中的主导作用。这一发现将为在全球范围内，特别是在非热带海域寻找和评价深海稀土资源提供重要的理论依据。

研究信息

本研究于近期发表于《Ore Geology Reviews》，受国家重点研发计划，中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目，国家自然科学基金等项目的联合资助。

文章信息：Yi Zhang, Xibin Han, Yukai Hong, Huan Yuan, Shunming Hu, Xiaohu Li, Wei Yan, Dong Xu, Haiyan Jin, Rui Han, Yanhui Dong. Chronology and geochemistry of REE-rich sediments in the temperate North Pacific: implications for their formation mechanisms, Ore Geology Reviews, 2026, 197: 107497.

图1 NP-GC01岩芯Layer2和Layer3鱼牙的Sr同位素地层学年龄

图2 NP-GC01岩芯稀土和 Ba含量的垂向变化和地层对比（ODP 885/886站位数据引自 Dickens 等人（1995））