冷水珊瑚广泛分布于全球深海中，其骨骼中的钡/钙（Ba/Ca）比值是示踪海水Ba浓度、进而反演古海洋生产力和深层环流的关键代用指标。然而，现有校准曲线存在显著的属间偏差和数据离散，主要原因是珊瑚生物矿化过程中的瑞利分馏效应导致Ba、Sr等元素在骨骼与海水之间发生非平衡分馏，使骨骼记录偏离真实海水信号。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士生冯琦在研究员李涛的指导下，联合英国布里斯托尔大学、南京大学和上海交通大学的科研团队，创新性地将珊瑚元素比值与生物矿化定量模型相融合，建立了基于冷水珊瑚Ba/Ca比值的海水Ba浓度定量校正新方法，显著推进了冷水珊瑚地球化学与古环境重建方面的研究。相关研究成果发表于国际知名期刊《地球和行星科学快报》（Earth and Planetary Science Letters）。
研究团队通过整合来自南大洋、北大西洋及赤道大西洋等多个海域的近百株不同属种的冷水珊瑚元素含量数据以及周围海水的物理化学信息，发现在相同海水Ba浓度条件下，不同属珊瑚的Ba/Ca比值存在显著且系统的差异，且该差异与Sr/Ca比值呈现良好的正相关性，表明瑞利分馏效应是造成属间偏差的关键控制因素。在此基础上，研究团队创新性地引入生物矿化定量模型（图1），利用配对的Sr/Ca数据对Ba/Ca比值进行校正，成功建立了统一、稳健的冷水珊瑚Ba/Ca–海水Ba浓度校准曲线，显著提升了冷水珊瑚Ba/Ca代用指标的古海洋定量重建能力。
研究团队进一步利用南大洋德雷克海峡Burdwood Bank海山不同水深的冷水珊瑚样本进行交叉验证（图2）。结果表明，在未校正的情况下，同一水深处不同属珊瑚的Ba/Ca比值重建出的海水Ba浓度数值离散、属间偏差明显，且严重偏离海水实测值；而经配对的Sr/Ca比值和生物矿化模型校正后，各属数据基本收敛于同一海水Ba浓度，且重建的海水Ba浓度垂直变化剖面与实测值也更加吻合，显著提升了海水Ba浓度重建的准确度。
上述研究为冷水珊瑚Ba/Ca代用指标在古海水Ba浓度重建方面的广泛应用打下了坚实的基础，有望为深入揭示晚更新世冰期旋回中海洋生产力变化与深层环流演变的耦合关系提供关键技术支撑。
该研究得到国家自然科学基金青年科学基金项目(B类)、江苏省自然科学基金优秀青年基金等项目资助。
论文相关信息：Feng, Q., Li, T.*, Chen, S., Robinson, L.F., Kershaw, J., Stewart, J.A., Liu, Q., Wang, M., Chen, T., 2026. A revised calibration of cold-water coral Ba/Ca versus seawater Ba concentration using paired Sr/Ca and a biomineralization model. Earth and Planetary Science Letters 690. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120142.
图1 冷水珊瑚元素比值的生物矿化定量模型
图2 南大洋Burdwood Bank海山冷水珊瑚重建结果对比
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