濱珊瑚（Porites）是重建熱帶海洋氣候環(huán)境演變的重要研究載體，利用濱珊瑚骨骼碳酸鈣中的氧同位素組成（δ18O）可重建海水表層溫度（sea surface temperature, SST）的變化。然而這種重建往往受海水δ18O值變化的影響。近年來(lái)不斷發(fā)展的新型同位素體系——碳酸鹽團簇同位素（clumped isotope，以Δ47值量化表示）具有指示礦物形成溫度而無(wú)需假設海水δ18O值的特性。因此，團簇同位素已逐漸發(fā)展成新型的地質(zhì)溫度計，并開(kāi)始在古氣候研究中得到應用。由于珊瑚骨骼碳酸鹽在形成過(guò)程中通常受到生物因素的影響，使得同位素組成無(wú)法達到熱力學(xué)平衡，結果導致濱珊瑚的Δ47值比在相同溫度條件下形成的無(wú)機碳酸鈣的值要偏高。然而，對不同的珊瑚個(gè)體之間以及同個(gè)珊瑚個(gè)體內部在Δ47值不平衡分餾上是否有顯著(zhù)差異目前尚未明確，這將影響到珊瑚Δ47不平衡分餾的有效校正和重建海水溫度的準確性。

　　針對以上科學(xué)問(wèn)題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室穩定同位素地球化學(xué)學(xué)科組郭煬銳博士和鄧文峰研究員等采集了海南島南部和西沙群島的現代濱珊瑚樣本，對其骨骼進(jìn)行月分辨率取樣并分析Sr/Ca比值、碳-氧同位素和團簇同位素組成，并與現代的器測SST記錄和海水同位素組成進(jìn)行對比研究。研究結果發(fā)現，珊瑚個(gè)體內部同一時(shí)期不同生長(cháng)部位的Δ47值之間存在顯著(zhù)的差異而δ18O值的差異較小（圖1）。這種Δ47-δ18O的分餾關(guān)系可能指示了一種新型生物分餾現象，有別于以往研究認為的與CO2擴散、羥基化、水合化反應相關(guān)的同位素非平衡分餾機制。盡管珊瑚骨骼鈣化過(guò)程中同位素的分餾普遍受到其本身生物因素的影響，但總體上珊瑚Δ47值依然與SST保持顯著(zhù)的相關(guān)性（圖2），從而具有指示季節性海水溫度的應用價(jià)值。該研究成果進(jìn)一步鞏固了濱珊瑚團簇同位素在重建海水古溫度方面的應用潛能。

　　該項研究受廣州地化所135項目、中科院儀器功能開(kāi)發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金項目、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗室重大專(zhuān)項團隊項目和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的聯(lián)合資助，成果發(fā)表在《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》上。

　　Guo, Y., Deng, W., Wei, G., Chen, X., Liu, X., Wang, X., Lo, L., Cai, G., Zeng, T., 2020. Exploring the Temperature Dependence of Clumped Isotopes in Modern Porites Corals. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 125(1): e2019JG005402.

　　鏈接：https://doi.org/10.1029/2019JG005402

   圖1 濱珊瑚個(gè)體內部骨骼Δ47和δ18O在相同生長(cháng)時(shí)期時(shí)的不平衡分餾偏差

圖2 濱珊瑚骨骼Δ47值的溫度相關(guān)性與無(wú)機或自然碳酸鹽的對比