深海环境演变过程对于全球气候变化和人类活动具有重要意义。冷水珊瑚作为一种新兴的海洋环境记录载体，可通过U-Th定年技术建立高精度绝对年龄标尺，在示踪深海短时间尺度的环境演变方面展现出独特优势。
中国科学院地质与地球物理研究所，联合中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院深海科学与工程研究所，揭示了冷水珊瑚的生长速率及其不同结构（珊瑚杯和珊瑚共骨）的地球化学特征，为深入理解与研究深海环境变化提供了坚实基础。
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▲南海冷水珊瑚。他开文制图
01
藏在骨骼里的
“时间标尺”
冷水珊瑚生活在4℃-12℃的冷水里，通常分布于缺光或无光的深海环境。2018年5月，我国在南海1400余米深处首次发现“冷水珊瑚林”。
冷水珊瑚在揭示深海古环境变化方面具有独特的研究价值。其生长过程中发育的钙质骨骼，能够记录海水的环境变化特征。
科研团队利用“深海勇士”号深潜器，采集南海冷水石珊瑚（Enallopsammiasp.）样品，并通过高精度U-Th定年技术，精确测定其生长速率：线性生长速率约为0.47毫米/年-0.57毫米/年，轴向生长速率约为0.014毫米/年-0.022毫米/年，显示出显著的生长方向差异性。
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▲冷水珊瑚示意图（a），珊瑚杯和共骨结构示意图（d），轴向横切面示意图（b，c，e）
定年结果表明，该珊瑚枝的生长时期跨越了近五个世纪（公元1541年至2020年），为研究南海中深层海水环境演变提供了珍贵的“时间标尺”。
02
“生命效应”下的
元素“密码”
科研团队进一步对该冷水珊瑚的珊瑚杯结构和共骨结构进行了系统的地球化学指标分析。结果显示，这两种结构的Mg/Ca和Li/Mg比值具有一致性，但在碳、氧、硼同位素，以及Sr/Ca、B/Ca、Ba/Ca、U/Ca比值等指标上表现出显著差异。
这种差异可能源于珊瑚的“生命效应”特征，即珊瑚不同结构的钙化机制存在差异，进而导致了珊瑚杯和共骨结构地球化学指标的不同。
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▲冷水珊瑚珊瑚杯和共骨结构的地球化学特征
03
近500年
南海环境演变重建
基于年代学和地球化学的综合分析，科研团队重建了南海中层海水近500年的环境演变历史。
研究发现，该冷水珊瑚的珊瑚杯和共骨结构Ba/Ca比值均呈现持续下降趋势，揭示了近500年来南海区域海洋营养生产力（即海洋中自养生物形成有机物的能力）的降低，或北太平洋表层和中深层海水交换过程的减弱。
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▲近500年冷水珊瑚Ba/Ca比值变化及南海表层生产力和北太平洋通风条件对比；Li/Mg比值重建南海中层海水温度及全球温度对比
值得注意的是，利用冷水珊瑚Li/Mg比值重建的中层海水温度显示，20世纪以来中层海水温度显著上升。这一发现为人类活动对深海环境的影响提供了直接证据。
尽管冷水珊瑚的发现和研究历史较短，但其生态价值和研究价值不可替代。此次研究为深海环境和全球变化研究提供了新路径。
来源：中国科学院地质与地球物理研究所
责任编辑：王颖
