来源：中国科学院广州地球化学研究所
干酪根是沉积岩中不溶于非氧化性的酸、碱及非极性有机溶剂的分散有机质，研究干酪根中稀土元素的特征对研究地质历史时期有机质保存与稀土元素循环具有重要意义。前人研究结果显示干酪根中具有高的总稀土含量，被认为是保留了表层海水的特征。但是干酪根主要是在沉积-早成岩阶段形成，干酪根中稀土元素的特征是否反映了当时海水水体的特征并不完全清楚。此外，前人的研究并未给出统一的干酪根中稀土元素配分模式，并且在使用传统方法制备干酪根时，无法有效排除难溶矿物如黄铁矿等混入的干扰。
针对上述问题，中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室博士生赵冠宇在导师廖泽文研究员的指导下，选择华南埃迪卡拉系洞坎上和凤滩两个剖面为研究对象，经过严格的指标筛选制备出符合要求的干酪根样品，发现干酪根中具有重稀土富集、轻稀土亏损的分布特征（图1）。
本次研究发现干酪根中的稀土元素与现代沉积物产甲烷带区域孔隙水中的稀土元素具有相似的配分模式，两个剖面干酪根样品与现代沉积物孔隙水中稀土元素分布特征对比结果表明干酪根中稀土元素分布特征与沉积物孔隙水中一致，而这些孔隙水发育在早成岩阶段厌氧的产甲烷带，这表明干酪根中的稀土元素并不是直接来自表层水体（图2）。
图中横坐标为重稀土元素与轻稀土元素比值、纵坐标为中稀土元素富集程度，除了两个剖面干酪根样品外，其它沉积物孔隙水中稀土元素结果来自于已发表资料的统计（有关引用数据的出处参见原文中的详细说明）。
结合孔隙水稀土元素演化模型与干酪根的形成机制，研究人员给出了干酪根中稀土元素与孔隙水的配分模式示意图（图3）。可以看出：从颗粒有机物开始沉积到干酪根最终形成，不同氧化还原分带中稀土元素的吸附和解吸，矿物溶解、沉淀以及有机质的再矿化等过程，共同决定了局部孔隙流体中稀土元素的分布特征。同时，从生物聚合物到最终地质聚合物形成过程中，有机质在不同的氧化还原分带中经历了复杂的微生物降解、聚合和缩合演化过程，其结构与所赋存的微量、稀土元素经历了复杂的调整与再分配过程。
从图3也可以看出：干酪根最终形成主要发生在沉积物中与产甲烷带相当的深度，在形成干酪根的同时，干酪根会从产甲烷带孔隙水中吸收稀土元素，并保存在其地质大分子结构中。随着埋藏深度的增加，微生物活动将减少，周围孔隙水中的稀土元素浓度保持不变。一旦干酪根形成，其相对稳定的化学结构将保护被包裹在干酪根结构中的稀土元素免受热降解等作用的影响。
该研究工作表明地质沉积物干酪根中的稀土元素来自于干酪根形成过程中与产甲烷带相当的沉积层段内伴生的孔隙水，而不是直接来自于古海洋表层水体。这对于认识古老地质剖面沉积物中稀土元素分布特征与古海洋水体中稀土元素地球化学演化特征之间的关联性具有重要的理论指导意义。因此，直接将地质剖面沉积物中稀土元素分布特征应用于古海洋水体中的各种地球化学比值参数的讨论需要谨慎处理。
该成果近期发表在国际期刊《Chemical Geology》上，本研究得到了国家自然科学基金面上项目（42072145）和中国科学院战略性先导科技专项A类（XDA14010103）的资助。