岩石风化释放的元素，随水流进入河流、湖泊和海洋，参与地表物质循环。其中，钼对环境中的氧化还原变化十分敏感。因此常被用来追踪水体缺氧事件。然而，陆地风化也可能在钼进入水体之前改变其同位素组成。明确这一过程的影响，是准确解读沉积岩中钼同位素记录的重要前提。

    针对这一问题，中国科学院广州地球化学研究所林钦博士生、孙明道副研究员、徐义刚研究员等，与德国美因茨大学、河海大学和英国利兹大学的科研人员合作，对辽宁朝阳盆地燕山科学钻探YSDP-1岩芯中的古风化壳开展研究。团队结合全岩微量元素地球化学、铁组分、矿物微区分析和全岩-单矿物钼同位素测定，发现深部黄铁矿能够选择性固定轻钼，提出风化壳可作为“同位素过滤器”，影响陆地向下游水体输送的钼同位素组成。

（1）封存在熔岩之间的古老风化记录

    研究对象是一套约17米厚、形成于早白垩世的古风化壳，夹在上下两套安山岩熔岩之间。科学钻探岩芯揭示了风化壳从上部钙结层(calcrete)向下部腐岩(saprolite)逐渐过渡的结构，也保留了可供对比的新鲜母岩。相较于容易受到现代风化叠加影响的地表露头，这套封存在熔岩之间的古风化壳为识别风化过程中的元素/同位素迁移提供了较完整的记录。

    沿着剖面向下，钼的分布发生了明显变化：上部钙结层中钼被大量淋失，中部腐岩却出现局部富集，并伴随异常偏轻的钼同位素组成。腐岩全岩的δ⁹⁸Mo最低达到−3.36‰，显著低于新鲜安山岩。这一结果表明，强烈的钼同位素分馏可以保存在大陆古风化产物中。

（2）黄铁矿选择性固定轻钼

    矿物微区分析显示，黄铁矿中的钼含量明显高于蒙脱石、菱铁矿和白云石。从腐岩中分离出的黄铁矿，其δ⁹⁸Mo最低达到−3.66‰，比全岩更加偏轻。同时，钼富集、硫含量升高和黄铁矿增多出现在相近深度。全岩与矿物证据相互印证，指向深部缺氧环境中的铁-硫反应带。

    研究据此提出了一个分阶段的迁移机制：地表水向下渗流时，上部岩石中的钼先被淋滤释放；进入深部铁—硫反应带后，轻钼被黄铁矿优先固定，未被固定的溶解态钼则相对偏重，并可能随地下水继续向外迁移。前期淋失降低了母岩原有钼的占比，使后来固定的轻钼更容易主导全岩同位素组成。这一机制可以解释，为什么腐岩在钼含量仅适度升高时，就能出现十分偏轻的同位素信号。

（3）风化过程可能改变输入河湖的钼同位素信号

    物质平衡估算进一步表明，在给定岩石密度和母岩组成等假设下，剖面上部与风化前缘潜在释放的钼量，与中部腐岩的钼增加量接近。这说明，剖面内部可以发生显著的钼再分配，而整体钼储量变化有限。

    这种“过滤效应”提示，钼的输出量变化不大时，其同位素组成仍可能发生明显改变。当风化壳中的轻钼被持续固定，下游输入可能相对偏重；如果这些含黄铁矿的风化产物后来被剥蚀或重新氧化，储存的轻钼又可能被释放。因此，河湖和海洋沉积物中的钼同位素变化，除了反映水体自身的氧化还原状态，也可能记录上游风化和元素迁移方式的改变。

    这项研究将古风化壳岩石特征、矿物中的钼赋存状态与同位素分馏联系起来，为识别陆源输入对古环境指标的影响提供了依据。重建古代湖泊和海洋的含氧状况时，需要把流域风化过程与水体内部过程一并考虑。这一机制也为研究早期地球低氧环境，以及火星近地表水—岩作用中的元素迁移，提供了可供检验的过程类比。

    相关论文已被国际地球化学期刊 Geochimica et Cosmochimica Acta 接收。中国科学院广州地球化学研究所博士研究生林钦为第一作者，孙明道副研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目（42288201）和国家重点研发计划（2022YFF0801004）资助。

论文信息：Lin, Q., Pogge von Strandmann, P.A.E., Sun, M.-D., He, P.-L., Zhang, L., Li, M., Xiong, Y.-J., Ma, J.-L., Li, J., Xu, Y.-G., 2026. Molybdenum redistribution and extreme isotope fractionation in a Barremian weathering profile revealed by scientific drilling. Geochimica et Cosmochimica Acta. https://doi.org/10.1016/j.gca.2026.10.014