科研进展--中国科学院广州分院

12月13日，广州市科学技术局农业与社会发展处冯杰副处长到访华南植物园，检查广州市重大科技项目进展情况。项目总负责人侯兴亮研究员、项目组成员和科技外事处房迈莼副处长参加了本次会议。广州市科学技术局农业与社会发展处冯杰副处长对项目年度指标的整体完成情况表示认可，特别对国家动物园体系建设进展情况提出建议，希望尽快完成13家动物园单位的调研，收集整理调研意见，补充完善《国家动物园体系规划》初稿，在2024年3月前组织召开专家论证会。 12月13日，广州市科学技术局农业与社会发展处冯杰副处长到访华南植物园，检查广州市重大科技项目进展情况。项目总负责人侯兴亮研究员、项目组成员和科技外事处房迈莼副处长参加了本次会议。该项目总经费2500万元，执行期限5年。项目围绕生物多样性保护、营养健康、园林绿化、城市生态环境等方面，聚焦特色资源植物的育种、规模化生产和高值化利用的科技问题，开展重大科研攻关和成果应用示范，全面提升植物科研能力和水平，推动城园融合特色资源植物研究与产业化利用平台建设，促进城市绿色低碳高质量发展。项目负责人侯兴亮研究员首先感谢广州市科技局对华南植物园的认可和支持，他从项目的背景意义、研究目的、项目内容及目标、阶段性成果及进展和下一步工作计划等五个方面进行了汇报，2023年度所有考核指标均已完成。广州市科学技术局农业与社会发展处冯杰副处长对项目年度指标的整体完成情况表示认可，特别对国家动物园体系建设进展情况提出建议，希望尽快完成13家动物园单位的调研，收集整理调研意见，补充完善《国家动物园体系规划》初稿，在2024年3月前组织召开专家论证会。冯杰表示，由于本项目是定向支持，广州市科技局特别重视，希望华南植物园能够积极做好本项目过程管理和经费管理工作。在经费管理方面要合理加快支出，避免在项目年度结束前突击花钱；在项目成果方面，要求工作与考核指标一一对应，提供完整的佐证材料，按时在“广州科技大脑”系统上填报年度进展报告。会后，冯杰在侯兴亮等人员陪同下实地参观了园艺中心药园、兰园和濒危植物繁育中心。会议现场

2023-12-20

华南植物园研究评估2022年夏季中国极端热浪和干旱事件对植被生长的影响

近些年，热浪和干旱发生的频率、强度和持续时间日益增加，成为全球变化的重要特征之一，也是人类面临最严峻的挑战之一，对陆地生态系统功能和人类社会生产生活造成严重影响。2022年夏季，中国经历了一场史无前例的热浪和干旱事件。本研究基于1979-2022年再分析气候数据，发现中国2022热浪发生的频次、热浪发生天数以及累积高温异常突破了历史记录。本研究进一步以中国植被区域为研究区域，基于多源遥感数据，发现2022高温热浪、干旱及其耦合作用造成中国区域超过一半以上的植被生长降低。具体表现为归一化植被指数（ NDVI ）降低66.89% ，增强植被指数（ EVI ）下降58.68% ，连续日光诱导叶绿素荧光（ CSIF ）下降56.47% 。近些年，热浪和干旱发生的频率、强度和持续时间日益增加，成为全球变化的重要特征之一，也是人类面临最严峻的挑战之一，对陆地生态系统功能和人类社会生产生活造成严重影响。2022年夏季，中国经历了一场史无前例的热浪和干旱事件。本研究基于1979-2022年再分析气候数据，发现中国2022热浪发生的频次、热浪发生天数以及累积高温异常突破了历史记录。本研究进一步以中国植被区域为研究区域，基于多源遥感数据，发现2022高温热浪、干旱及其耦合作用造成中国区域超过一半以上的植被生长降低。具体表现为归一化植被指数（NDVI）降低66.89%，增强植被指数（EVI）下降58.68%，连续日光诱导叶绿素荧光（CSIF）下降56.47%。而高温是2022年夏季植被生长降低的主要驱动因素。中国科学院华南植物园徐文芳副研究员利用多源遥感数据、再分析气候数据和地球系统模式模拟数据，及时评估了2022夏季热浪和干旱耦合事件对中国区域不同类型植被的影响。基于地球系统模式在不同气候情景下的模拟结果，在未来高排放情境下（SSP585），相比于2022年，极端热浪发生的概率将由0.42%（2023-2032）增加到85.69%（2083-2092）。本研究强调了研究极端热浪和干旱事件对生态系统影响的重要意义。相关研究成果已近期发表在学术期刊Agricultural and Forest Meteorology（《农业与森林气象学》）上。华南植物园徐文芳副研究员为第一作者，刘菊秀研究员和武东海研究员、法国原子能中心气候与环境研究室（CEA-LSCE）Philippe Ciais教授、北京大学张尧研究员为论文合作者，中山大学袁文平教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省重点研发计划和中国科学院华南植物园项目等资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109799图1. 2022年夏季不同气候类型的空间分布。图2. 多源遥感植被生长指数2022年去趋势的空间格局。

2023-12-20

华南植物园对森林凋落物产量的气候响应机制研究取得进展

森林凋落物作为森林生产力与整体功能的重要指征，其不仅是森林土壤有机质形成的重要来源，也是森林生态系统物质循环和能量流动的重要途径，因此凋落物一直是森林生态学研究的热点问题之一。全球气候变化的背景下，区域水热条件发生改变、极端气候事件发生频率增加，森林凋落物产量、组分构成及时间分布发生着重大变化，将深刻影响陆地森林生态系统一系列理化生过程和生态服务功能。不同季节影响凋落物产量的主导气候因子。森林凋落物作为森林生产力与整体功能的重要指征，其不仅是森林土壤有机质形成的重要来源，也是森林生态系统物质循环和能量流动的重要途径，因此凋落物一直是森林生态学研究的热点问题之一。全球气候变化的背景下，区域水热条件发生改变、极端气候事件发生频率增加，森林凋落物产量、组分构成及时间分布发生着重大变化，将深刻影响陆地森林生态系统一系列理化生过程和生态服务功能。依托鼎湖山森林生态系统定位研究站森林凋落物及其组分的长期监测（2005-2018年），华南农业大学林学与风景园林学院刘效东团队联合中国科学院华南植物园、中山大学等单位，研究了季风常绿阔叶林、针阔叶混交林凋落物的组分及其长期动态特征，揭示了气温和极端风速对森林凋落物产量及其不同组分的深刻影响（气温尤其是高温在湿季影响凋落物形成、在干季促进凋落物凋落而呈现不同的季节作用特征；极端风速显著增加了枝在凋落物总量中比例，但对年凋落物总量影响不显著），指明了区域气候变化及水热格局的极端化发展将进一步加剧森林生态系统碳与养分循环过程的复杂性。相关研究成果于近期发表在农林科学领域Top期刊Agricultural and Forest Meteorology（《农业与森林气象学》）（IF2022-2023= 6.2）上。华南农业大学刘效东副教授为论文第一作者，华南植物园刘菊秀研究员、中山大学陈修治教授为共同通讯作者。该研究得到广东省自然科学基金青年提升项目、广东省林业科技创新项目、广东省普通高校省级重大科研项目和广州市科技计划项目的资助。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109798图1. 不同季节影响凋落物产量的主导气候因子

2023-12-20

广州地化所：加利福尼亚湾瓜伊马斯盆地新生洋壳的交代地幔源区特征

　　新生洋盆的形成是地球板块周期性汇聚和离散旋回（威尔逊旋回）中关键的第一步，而探秘初始洋壳的地球化学特征及其地幔源区特性是理解海底扩张初期新生洋盆形成时地幔动力学过程的重中之重。加利福尼亚湾是东太平洋北部的一个狭长的边缘海，北部仍以陆壳为主，代表大陆裂解阶段，南部以洋壳为主，为海盆扩张阶段，中部的瓜伊马斯盆地记录着海底扩张早期的初始洋壳组分和洋中脊岩浆作用的关键信息。为了探讨瓜伊马斯盆地新生洋壳的地球化学特征和地幔源区组成，中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室地幔地球化学学科组博士生葛振敏、黄小龙研究员与河海大学海洋学院颉炜副教授及其合作者对国际大洋发现计划（IODP）385航次在加利福尼亚湾中部瓜伊马斯盆地（Guaymas Basin）Ringvent热液喷口附近的U1547和U1548站位（图1）获得的玄武质玻璃样品进行了原位主微量元素及Sr-B同位素组成特征研究，同时对加利福尼亚湾自北向南的裂陷扩张和地幔演化过程进行了研究，对理解不受地幔柱影响的板块边缘大陆裂解及初始海底扩张过程具有重要意义。图1. 加利福尼亚湾地质背景图及钻探位置　　研究结果表明，加利福尼亚湾瓜伊马斯盆地的玄武质玻璃样品主要为拉斑玄武质，呈现出E-MORB的稀土和微量元素配分模式，但更为富集流体活动性元素（Ba、K）和亏损流体不活动元素（Nb、Ta、Ti）。此外，这些样品具有比MORB更高的B含量(3.07 ~ 3.67 ppm)、更为富集的Sr同位素组成（87Sr/86Sr = 0.7032 ~ 0.7037）以及更重的B同位素组成（ 11B = ？ 5.52‰ ~ + 1.20‰）。基于B/Nb和Sr-B同位素比值的混合模型，模拟结果显示瓜伊马斯盆地的新生洋壳可能源自亏损地幔（DMM），同时受部分脱水的蚀变洋壳（AOC）及俯冲沉积物（Sed）熔体交代混染的影响（图2）。其中，俯冲沉积物可能是造成样品高B含量及富集的Sr同位素组成的主要原因，而样品重的B同位素组成则主要受蚀变洋壳的影响。位于热液喷口边部的U1548站位样品比位于热液喷口内部的U1547站位样品（图1c）具有更为离散的B同位素组成（图2），则可能是由于B同位素分馏程度随着温度的升高而降低。图2. U1547和U1548站位玄武质玻璃（a） 11B vs. B/Nb 及（b） 11B vs. 87Sr/86Sr关系图　　对比加利福尼亚湾从北到南第四纪近乎同期的岩石样品，本研究发现，从加利福尼亚湾北部（如Isla San Luis火山）？中部（瓜伊马斯盆地）？南部海湾开口处（如Alarc n盆地），岩浆岩呈现出地球化学富集程度（富集Ba元素，亏损Nb、Ti元素）逐渐减弱的变化趋势（图3a），且Ba/Nb及Th/Nb不断降低（图3b），表明加利福尼亚湾的拉张从南到北是渐进式的，且随着加利福尼亚湾的逐渐拉张，新生洋盆地幔源区中富集的再循环组分也逐渐地被耗尽。图3. 瓜伊马斯盆地与Isla San Luis火山及Alarc n盆地（a）微量元素及（b）Ba/Nb vs. Th/Nb对比图　　加利福尼亚湾地区在大陆裂解前，经历了法拉隆板块长期的俯冲作用（图4a），地幔源区中保留了大量的俯冲组分。随着俯冲板片的断离以及深部地幔的上涌，在大面积拉伸变薄的大陆地壳和岩石圈地幔下，亏损的软流圈地幔携带着早期俯冲的部分脱水的蚀变洋壳和俯冲沉积物上升并部分熔融（图4b），从而形成了瓜伊马斯盆地玄武质玻璃样品独特的地球化学特征。加利福尼亚湾的拉张受早期法拉隆板块倾斜俯冲汇聚的影响，明显不同于位于大陆内部、受地幔柱影响的红海等新生洋盆（图5）。图4. 瓜伊马斯盆地地幔演化概念图图5. 瓜伊马斯盆地与红海（a）微量元素及（b）Th/Yb vs. Nb/Yb对比图　　该研究主要受国家自然科学基金（41890812, 42276067）与南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项（GML2022006）资助，已发表于国际期刊《Chemical Geology》。　　论文信息：Ge Zhen-Min (葛振敏), Huang Xiao-Long* (黄小龙), Xie Wei* (颉炜), Tobias W. H？fig, Yang Fan (杨帆), Yu Yang (于洋), S. Khogenkumar Singh, 2024. Metasomatized mantle source of nascent oceanic crust in the Guaymas Basin, Gulf of California. Chemical Geology, 643, 121836. 　　论文链接

2023-12-20

广州健康院与莫里斯·威尔金斯研究中心联合研发的靶向抗肿瘤新药LX-132胶囊获一类新药临床批件

12月12日，中国-新西兰生物医药合作重大成果LX-132胶囊获临床批件通报会在广州举行。该成果由广州健康院前研究员丁克博士牵头，联合新西兰莫里斯·威尔金斯研究中心Adam Patterson和Jeff Smaill副教授联合开发，来源于2014年科技部首批“中国-新西兰”政府间科技合作专项的初始支持，经过近10年研发即将在中国开展临床试验。　12月12日，中国-新西兰生物医药合作重大成果LX-132胶囊获临床批件通报会在广州举行。该成果由广州健康院前研究员丁克博士牵头，联合新西兰莫里斯威尔金斯研究中心Adam Patterson和Jeff Smaill副教授联合开发，来源于2014年科技部首批“中国-新西兰”政府间科技合作专项的初始支持，经过近10年研发即将在中国开展临床试验。　　丁克博士在通报会上介绍，这项成果是首个中国-新西兰国际合作的生物医药项目。2014年11月，习近平总书记访问奥克兰期间，将“生物医药”列为中国与新西兰未来关系中的亮点合作领域之一。访问期间，双方签署和续签了《中国科学院广州生物医药与健康研究院和新西兰奥克兰大学莫里斯威尔金斯研究中心学术交流与合作协议》，这是国家领导人在新西兰国事访问时签署文件中的唯一一项新药领域项目。至此，正式拉开中新两国在生命健康领域开展国际合作的序幕。此后，广东省委、省政府领导数次访问奥克兰，直接推动广州健康院与莫里斯威尔金斯研究中心科技合作步入快车道。　　新西兰驻华使馆科技创新参赞Ron Xavier在致辞中表示，过去十年，双方通过联合项目申请、人才交流与培养等多种形式，围绕生物医药与健康领域开展了许多务实合作，取得了丰硕的成果。　　Ron Xavier介绍到，早在19世纪初，最早的共价抑制剂之一阿司匹林被发现并用来治疗疼痛和发热，为后来更多类型的共价抑制剂的研究和开发奠定了基础。随着科学技术的进步，研究人员不断发现和设计新型共价抑制剂，尤其在过去的十年，共价类药物受到前所未有的关注。2012年，丁克博士与Adam Patterson、Jeff　Smaill教授瞄准共价抑制剂研究，开启了两国生物医药合作的征程。经过5年深耕，于2017年共同提交发明专利，并获得联合知识产权。2020年广州力鑫授权引进合作成果，进一步推进LX-132成果产业化进程，探索出了有效的产学研合作创新机制。　　“很高兴看到两国在科技领域的合作越来越富有成效，这次活动是中新两国40多年成功开展合作的典范，为生物医药研究及两国社会和经济福祉作出了重大贡献。”新西兰驻广州总领事馆副总领事Kerrianne Joe在致辞中说。　　LX-132为新一代激酶类共价抑制剂，能长效维持高水平抑制靶标蛋白的活化，最大限度地减少任何可逆抑制剂脱靶介导的副作用，更适合用于肿瘤学中常见的联合治疗。临床前数据显示，LX-132显著优于已上市的同靶点药物，特别在多种胃癌模型中，分子、细胞和动物水平均显示出出色的生物活性，且安全性高、成药性佳，可为第一代可逆药物耐药患者提供新的希望和选择，具有巨大的潜在抗肿瘤新药开发价值。　　产品预计2028年上市，有望为第一代可逆药物耐药患者提供新的选择和希望，将推动广州健康院与莫里斯威尔金斯研究中心的合作再上新台阶。通报会合影

2023-12-18

广州健康院揭示维生素Ｃ调控体细胞重编程的新机制

近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院郑辉团队在Cell & Bioscience期刊发表文章。研究揭示了维生素Ｃ通过其代谢物2,3-二酮-L-古洛糖酸（DKG）依赖和非依赖的双重途径调控体细胞重编程的作用机制。近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院郑辉团队在Cell & Bioscience期刊发表了题为“Unraveling the 2,3-diketo-l-gulonic acid-dependent and -independent impacts of l-ascorbic acid on somatic cell reprogramming”的文章。该研究揭示了维生素Ｃ通过其代谢物2,3-二酮-L-古洛糖酸（DKG）依赖和非依赖的双重途径调控体细胞重编程的作用机制。L-抗坏血酸(Asc)，通常被称为Vc，作为一种必需的营养物质，在许多生理过程中起着至关重要的作用。先前已有研究表明，Vc通过细胞增殖、MET和组蛋白去甲基化等途径提高体细胞重编程效率。然而，尚不清楚Vc是直接调控重编程还是通过其代谢物起作用。研究团队分别采用Vc及其代谢产物DHAA和DKG等处理体细胞重编程，发现Vc表现出通过DKG依赖途径和非依赖途径促进重编程的双重能力。一方面，Vc通过DKG非依赖的途径促进细胞增殖，并诱导pre- iPSCs向iPSCs转化，从而促进重编程。另一方面，Vc通过DKG依赖机制触发间充质-上皮转化(MET)并激活糖酵解。值得注意的是，DKG激活了以增加琥珀酸、延胡索酸和苹果酸为特征的非典型三羧酸循环，促使细胞代谢从氧化磷酸化（OXPHOS）向糖酵解转变。此外，由于其抗氧化能力，Vc抑制糖酵解，从而阻止糖酵解与上皮-间质转化（EMT）之间的正反馈，最终导致更高水平的MET。综上，该研究表明了Vc在重编程过程中的复杂功能，揭示了Vc对重编程过程中DKG-依赖和-非依赖的双重调控作用，为Vc在其他生物过程中的应用提供了新的见解。广州健康院梁丽宁、何梅爱以及张一心为该论文的共同第一作者。广州健康院郑辉研究员、西湖大学裴端卿教授为该论文共同通讯作者。该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。论文链接Vc通过DKG依赖和非依赖途径促进体细胞重编程

2023-12-12

广州能源所利用载氧体构建新策略实现甲烷高效制烯烃

近日，广州能源研究所废弃物处理与资源化利用研究室赵坤副研究员联合美国北卡罗莱纳州立大学等研究团队，报道了一种在以促进剂碳酸锂（Li2CO3）修饰的具有氧化还原活性的复合稀土金属氧化物的催化作用下，实现低温高效化学链甲烷氧化偶联的方法。该催化剂在700℃下单程C2+收率高达30.6%，且在甲烷分压高达1.4 atm的条件下仍能表现出稳定的性能。相关研究成果以Lithium carbonate-promoted mixed rare earth oxides as a generalized strategy for oxidative coupling of methane with exceptional yields为题，于近日发表在《自然—通讯》（Nature Communications）。近日，广州能源研究所废弃物处理与资源化利用研究室赵坤副研究员联合美国北卡罗莱纳州立大学等研究团队，报道了一种在以促进剂碳酸锂（Li2CO3）修饰的具有氧化还原活性的复合稀土金属氧化物的催化作用下，实现低温高效化学链甲烷氧化偶联的方法。该催化剂在700 下单程C2+收率高达30.6%，且在甲烷分压高达1.4 atm的条件下仍能表现出稳定的性能。相关研究成果以Lithium carbonate-promoted mixed rare earth oxides as a generalized strategy for oxidative coupling of methane with exceptional yields为题，于近日发表在《自然—通讯》（Nature Communications）。甲烷氧化偶联（OCM）技术可在自热条件下通过一步反应将甲烷转化为高附加值烯烃或烷烃（C2+），是催化中的“王冠反应”。但经过近40年的研究，常见的OCM催化剂Li/MgO和Na/Mn/W/SiO2等始终无法解决反应过程中C2+单程收率较低（<30%）、反应温度较高（>800 C）及甲烷反应气分压较低（<1 atm）等难题。该工作通过化学链循环的方式，构建了系列碳酸锂负载的复合稀土金属氧化物作为载氧体催化剂，有效抑制氧气直接作为氧化剂导致的甲烷过度氧化反应，进而实现甲烷氧化偶联高效制备C2+。通过原位表征手段与量子化学计算，发现复合稀土氧化物中的Pr4+可诱导催化剂表面产生过氧化物活性中间体并演变成活性羟基自由基，实现高效C-H键活化和C-C键偶联。该研究建立了Li2CO3负载的复合稀土金属氧化物中Pr的氧化态与C2+收率之间的普遍相关性，为甲烷氧化偶联反应中的氧化还原催化剂构建提供了理性设计思路。在此基础上，原料气还可以拓展至生物沼气、垃圾填埋气、煤层气等资源的高值化利用。上述工作得到广东省杰出青年基金、国家自然科学基金面上项目、中国科学院青促会等项目支持。

2023-12-15

河口区氮的迁移转化机制研究取得新进展

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室黄小平研究员团队在河口咸淡水混合过程中氮的迁移转化方面取得了最新研究进展。相关研究成果“The distinct phases of fresh-seawater mixing intricately regulate the nitrogen transformation processes in a high run-off estuary: Insight from multi-isotopes and microbial function analysis”（副研究员吴云超为第一作者，研究员黄小平为通讯作者）和“Terrestrial and biological activities shaped the fate of dissolved organic nitrogen in a subtropical river-dominated estuary and adjacent coastal area”（博士生李进隆为第一作者，研究员黄小平和副研究员吴云超为共同通讯作者）分别刊发在Water Research和Journal of Geophysical Research-Oceans上。过量的陆源氮输入会加速不同形态氮在河口的积累，改变河口氮的转化过程。输送到河口的大部分氮在被稀释和浮游植物同化之前，经历了复杂的生物地球化学过程。特别是在河口咸淡水混合过程中，其生物转化的复杂性和强度尤为明显，但目前仍然缺乏直接证据来阐明河口咸淡水混合过程中的氮转化机制。因此，研究河口不同形态氮在咸淡水混合中的生地化过程，有助于明确河口氮的归趋及其生态环境效应，可为河口区氮的控制提供科学依据。通过多稳定性同位素特征和微生物功能分析，发现珠江河口内部以陆源硝酸盐来源的贡献为主，且有较高的固氮和硝化速率，主要是由Exiguobacterium sp.驱动（图1）。在河口外部的海源控制区，大气沉降可能也是重要的输入途径；该区域的反硝化和氨化作用较强（图1）。在咸淡水混合区，NH4+被浮游植物/细菌（如Psychrobacter sp.和Rhodococcus）快速同化为颗粒态氮。该研究突破性的从同位素地球化学和微生物功能的角度阐明了河口咸淡水混合过程氮的迁移转化过程。在咸淡水混合区，陆源DON被快速稀释，初级生产者同时释放出活性较强的DON，DON浓度在咸淡水混合区呈现相对平稳的分布（图2），这也是DON在河口呈现非保守性混合的主要原因。在口外海源为主的区域，DON浓度相对较低，且具有较高的生物活性，主要来自内源。陆源物质输入和浮游生物活动是河口区的DON分布模式形成差异的主要原因，直接影响了珠江口及其邻近海域DON的归趋。该研究对陆源DON在河口的迁移转化机制形成了新的认知。该研究得到了国家自然科学基金项目和广州海洋实验室人才团队引进项目等项目的资助。图1 不同形态氮稳定性同位素和微生物功能在不同区域和咸淡水混合过程中的变化。图2 珠江口海域有机氮的分布模式。（a）DIN和（b）DON沿盐度梯度的季节性分布趋势。（绿色圆圈代表夏季的营养物质浓度，橙色圆圈代表冬季）相关论文信息：Yunchao Wu, Jinlong Li, Xia Zhang, Zhijian Jiang, Songlin Liu, Jia Yang, Xiaoping Huang*. The distinct phases of fresh-seawater mixing intricately regulate the nitrogen transformation processes in a high run-off estuary: Insight from multi-isotopes and microbial function analysis. Water Research, 2023, 247: 120809.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135423012496?via%3DihubLi Jinlong, Wu Yunchao*, Jiang Zhijian, Liu Songlin, Ren Yuzheng, Yang Jia, Xingyu Song, Huang Xiaoping*, He Ding. Terrestrial and biological activities shaped the fate of dissolved organic nitrogen in a subtropical river-dominated estuary and adjacent coastal area. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2023, 128, e2023JC019911.https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JC019911

2023-12-15

广州地化所：针对月球样品的Sr, Nd, Sm单柱分离和TIMS高精度测定方法

87Rb-86Sr, 147Sm-143Nd, and 146Sm-142Nd 同位素体系是地球化学和宇宙化学研究中重要的定年和示踪工具。Rb、Sr、Sm 和 Nd 都是不相容元素，Rb-Sr体系中母体Rb 比 Sr 更不相容，Sm-Nd 体系中则是子体Nd 比母体Sm 更不相容。因此，87Rb-86Sr和147Sm-143Nd体系作为互补。另外，灭绝核素146Sm衰变为142Nd的半衰期为103 Ma（或68 Ma），可精确限定太阳系形成后500 Ma的历史事件。同时Sm同位素可以用来监控地外样品因遭受宇宙射线而造成的Nd同位素变化。因此，同时从一份样品中分离出Sr，Nd和Sm并对其进行高精度同位素比值测定对地外样品尤其重要。　　在过去的研究中，化学分离的方法通常是针对样量 > 50 mg的样品，使用2-4柱或多种树脂混用分离法，分离流程复杂，用时长，空白高，回收率较低，且目前仍没有可以同时分离出Sr, Nd, Sm的化学方法。目前也没有针对小样量样品（Sm<100 ng）的Sm同位素比值高精度TIMS测定方法。　　针对以上问题，中国科学院广州地球化学研究所王桂琴博士团队研发的超低样量化学纯化方法，实现了单柱分离< 3 mg样品中的Sr、Nd和Sm，三种元素的回收率均 > 91%。全流程空白分别为Sr < 80 pg、Nd < 7 pg、Sm < 3 pg，具回收率高、空白低的优点。尤其重要的是实现了Nd与Ce的完全分离，消除了142Ce对高精度142Nd测定的影响，因而保障了142Nd的测定准确度。化学流程曲线见图1。　　同时研究团队还建立了微量样品的Sr, Nd和Sm同位素高精度热电离质谱(TIMS)测定方法。采用法拉第杯和新型10 12和10 13 放大器，对Sr, Nd和Sm同位素组成分别进行静态分析（图2）。对30 ng的标准溶液和～3 mg的实际样品进行测定的结果表明，尽管我们样品使用量小于常规方法的1/3-1/10，但测定比值与已发表的数据一致，精度与常规方法最佳精度基本一致。　　中国科学院广州地球化学研究所王桂琴博士团队建立的超低样量化学纯化和仪器分析方法适用于月球、火星等珍贵样品，以及单颗粒矿物的Sr，Nd，Sm同位素研究。　　方法亮点：　　1. 实现单柱分离Sr，Nd，Sm，Ce。流程简单省时，回收率高，空白低；　　2. 将Sr，Nd，Sm的TIMS高精度测定量由常规100-500 ng降低至30 ng。　　该研究获得了中国科学院战略性先导科技专项(B类)项目和国家自然科学基金项目的支持。　　论文信息： Y. Xu (徐玉明)，G. Wang* (王桂琴), Y. Zhen（杨振），Y. Zeng(曾玉玲), F. Guo(郭锋). A single-column separation procedure for Sr, Nd, and Sm in small-size samples and high-precision isotope measurements using TIMS with 1013 and 1012 amplifiers: Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 论文链接图1. 单柱TODGA树脂的Sr-Nd-Sm淋洗曲线图2. Sr-Nd-Sm化学和仪器测定方法

2023-12-14

珍贝-黄岩海山链的深部结构及演化过程获得新进展

近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）深部地球物理团队联合多家海洋单位在南海珍贝-黄岩海山链的研究上取得新进展。相关成果发表在国际地学期刊Tectonophysics（《构造物理》）上，博士贺恩远为论文第一作者，研究员赵明辉为论文通讯作者。全球海底已知的海山数量高达43454座，它们分别位于洋中脊、板内和岛弧区三种地质构造背景中，代表了不同的岩浆来源和演化过程。珍贝-黄岩海山链是南海东部次海盆停止扩张之后（15.5 Ma）岩浆沿着构造薄弱带上涌而形成，其岩石地球化学特征更接近板内热点海山，但其所处构造位置与洋中脊海山相似，因此它的形成机制和演化过程一直存在争论。为了揭示这个问题，研究团队对2011年在该区域开展的三维海底地震仪数据进行深度分析，并通过走时模拟获得了14条海山链南北向二维深部速度剖面，研究发现珍贝和黄岩海山的喷出/侵入比值均接近3，且顶部存在巨厚低速体，表明岩浆主要以喷出作用为主。此外，还发现海山下方岩石圈的有效弹性厚度仅3-5 km，表明海山是在海盆停止扩张后的三个百万年内快速完成主体建造和加载。海山平均岩浆通量（~0.03 m3/s ）远远小于板内热点海山（> 0.6 m3/s），地壳厚度与速度的弱相关性则进一步指示了海山的形成与高温引起的地幔熔融关系较小。这项成果对于进一步认识南海广泛存在的扩张期后海山演化机制具有重要意义，也为海山的量化评估提供范本。工作得到国家自然科学基金联合基金（U2244221）和中国科学院南海海洋研究所自主部署项目（SCSIO2023HC08）等项目联合资助。相关论文信息：Enyuan He*, Minghui Zhao*, Haibo Huang, Yuhan Li, Pinchuan Tan, Xuelin Qiu, Xubo Zhang, Kang Liu, Seismic structures of Zhenbei and Huangyan seamounts and their postspreading volcanic evolution, Tectonophysics, 869, 230102. doi.org/10.1016/j.tecto.2023.230102.论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195123004006图1. 下地壳平均速度与地壳厚度关系图

2023-12-12