元古宙中期（1.8–0.8 Ga）在低太阳辐照度的背景下依然能够维持长期温暖、无冰的气候，这意味着大气中必须存在较高浓度的温室气体（例如CO₂）。增强的逆风化作用长期以来被视为中元古代CO₂的重要来源之一。然而，这一时期逆风化作用为何会显著增强，其主要控制因素仍不明确。以往研究通常将富含溶解硅的海水视为增强逆风化作用的关键驱动力，但日益增多的矿物学工作显示，富硅沉积物中自生黏土矿物并非普遍富集。这一现象暗示，除海水富硅之外，还存在其他环境条件对逆风化过程发挥着重要的调控作用。

针对上述科学问题，我校地球科学与资源学院博士研究生柯竺彤在导师汤冬杰和史晓颖教授的指导下，与我校王新强教授、谢宝增博士、孙龙飞博士、许磊博士，国家地质实验测试中心周利敏副研究员，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所马坚白工程师开展合作，在神农架国家公园管理局工作人员陈金鑫、钟权、王敏的支持下，对华南扬子克拉通北缘中元古代末期神农架群的深水硅质岩（~1.1 Ga；图1）进行了系统的沉积学、矿物学和地球化学分析，并取得了以下创新性认识：

（1）送子园组的自生粘土沉积富集黑硬绿泥石和磁绿泥石，它们均具有早期成岩成因（图1）；

（2）在富硅背景下，缺氧富铁的海底或早期成岩条件，有助于含铁自生黏土矿物的形成（图2）；

（3）在元古宙中期富硅、缺氧和富铁条件下含铁自生黏土矿物的形成是促进逆风化过程的重要途径之一，有利于维持当时的长期温室气候（图3）。

图1 研究区地质背景图和送子园组沉积及微观特征

图2 送子园组地球化学数据和显微特征

图3 研究区自生黑硬绿泥石和磁绿泥石的成因模型（逆风化作用）

该研究得到了国家重点研发计划（2020YFA0714803）、国家自然科学基金（42372233, 41930320）、“深时数字地球”中央高校科技领军人才团队项目（2652023001）的资助，相关成果已发表在国际权威期刊《American Mineralogist》上：Ke, Z., Shi, X., Sun, L., Xie, B., Chen, J., Zhong, Q., Wang, M., Wang, X., Zhou, L., Ma, J., Xu, L. and Tang, D.*, 2025. Anoxic and iron-rich seawater conditions facilitated reverse weathering: Evidence from the Mesoproterozoic siliceous rocks. American Mineralogist, 110(12), pp.1996–2006. [IF2024 = 2.3]

全文链接：https://doi.org/10.2138/am-2024-9543