钼（Mo）同位素作为氧化还原敏感元素广泛地用来研究古海洋环境变化、成矿物质来源、壳幔演化等重大地球科学问题。但是，对Mo元素在表生风化过程中分馏行为的研究还存在一些不足。对于造成河流δ^98/95Mo偏重的原因普遍认为与风化有关（Archer and Vance, 2008；Pearce et al., 2010），风化残余物（铁氧化物、粘土矿物和有机质）吸附了偏轻的Mo同位素。但是提取土壤有机质中的Mo发现其δ^98/95Mo比全岩偏重（Siebert et al., 2015; King et al., 2018），因此有待进一步探讨风化过程中的Mo分馏行为。

为了进一步加强化学风化多Mo同位素的影响，中国地质大学（武汉）壳幔交换动力学科研团队团队博士生刘金华在导师周炼教授的指导下，选取了中国海南岛北部蓬莱和南阳两个玄武岩风化壳剖面进行对比研究，发现两个剖面的Mo含量与δ^98/95Mo呈现相反的相关性（图1），表明在不同的风化强度下导致Mo同位素分馏的因素是不一样的。首先，蓬莱和南阳风化壳剖面下部腐泥层中δ^98/95Mo均比原岩偏轻，说明在风化过程中轻同位素被保留在风化残余物中，主要是高岭土和赤铁矿；而重同位素则被淋滤进入流体相中，这一结果可以解释现代河流和海洋偏重的δ^98/95Mo。其次，风化程度较弱的蓬莱风化壳的Mo含量及其同位素比值均与TOC呈现正相关（图2a，b），说明Mo的行为受控于有机物。而风化程度较强的南阳剖面的Mo含量与Fe₂O₃呈正相关而同位素比值却与Fe₂O₃呈现负相关（图2c，d），说明该剖面的Mo主要受控于铁的氧化物。两个剖面结果对比表明风化程度控制着Mo同位素的分馏，即在风化早期有机质会覆盖在次生矿物的表面优先吸附部分风化释放出来的重Mo同位素（Lang and Kaupenjohann, 2003），而在风化后期有机质被氧化进一步释放出重同位素，次生的铁氧化物则吸附残余的轻同位素。

除此之外，对风化壳剖面上部土壤层δ^98/95Mo比原岩偏重的原因进行详细的分析。采集了海南岛北部的降雨和河流样品，以南渡江的δ^98/95Mo代表风化输出的δ^98/95Mo，通过平衡模型计算发现蓬莱风化壳剖面受到后期火山灰以及降雨输入的影响（图3）。虽然前人在海南岛土壤剖面中发现了来自火山灰中的磁铁矿（Liu et al., 2017），但该研究首次通过Mo同位素平衡量化了火山灰及降雨的Mo通量变化。最后，通过逐步淋滤法对南阳剖面中部极其偏负的δ^98/95Mo（图1和2中的三角形图例）进行了讨论，认为受到了后期低温热液输入的影响。

图1.蓬莱（a）和南阳（b）剖面δ^98/95Mo和Mo相关性。红色和黄色圆圈分别代表风化壳剖面上部土壤层和下部腐泥层；其中南阳剖面腐泥层进一步分成上（圆圈）、中（三角形），下（菱形）三层。

图2蓬莱剖面TOC与Mo（a）和δ^98/95Mo（b）以及南阳剖面Fe₂O₃与Mo（c）和δ^98/95Mo（d）相关性。图例参考图1。

图3.蓬莱剖面Mo含量及同位素平衡示意图

文章信息：Liu J. H., Zhou L.*, Algeo T. J., Wang X. C., Wang Q., Wang Y. and Chen M. L., 2020. Molybdenum isotopic behavior during intense weathering of basalt on Hainan Island, South China. Geochimica et Cosmochimica Acta, 287, 180-204. https://doi.org/10.1016/j.gca.2020.04.018

主要参考文献：

Archer C. and Vance D. (2008) The isotopic signature of the global riverine molybdenum flux and anoxia in the ancient oceans.Nat. Geosci. 1(9), 597–600.

Pearce C. R., Burton K. W., von Strandmann P. A. P., James R. H. and Gíslason S. R. (2010) Molybdenum isotope behavior accompanying weathering and riverine transport in a basaltic terrain.Earth Planet. Sci. Lett. 295(1), 104–114.

Siebert C., Pett-Ridge J. C., Opfergelt S., Guicharnaud R. A., Halliday A. N. and Burton K. W. (2015) Molybdenum isotope fractionation in soils: influence of redox conditions, organic matter, and atmospheric inputs.Geochim. Cosmochim. Acta162, 1–24.

King E. K., Thompson A., Chadwick O. A. and Pett-Ridge J. C. (2016) Molybdenum sources and isotopic composition during early stages of pedogenesis along a basaltic climate transect.Chem. Geol.445, 54–67.