天然气水合物和深海稀土是全球最为关注的两大深海战略性矿产资源，具有重要的资源和环境的研究意义。然而，上述资源的富集、迁移规律和机制仍有较大争议。同时，稀土元素一直作为示踪地质历史时期环境演化的关键指标，但其示踪的可靠性相对缺乏现代海洋的关键证据，一定程度的制约了稀土元素在地质学的广泛应用。我校古生物研究院客座教授郭庆军研究员和其博士研究生邓义楠利用超衡量元素、非传统同位素和铀系测年等尖端测试技术，研究了中国南海天然气水合物和太平洋深海稀土的富集和迁移转化过程，验证了深海稀土对古环境示踪的有效性，在深海资源和环境研究领域取得如下系列科研进展：
1. 厘清了深海稀土资源富集机制，率先建立海洋稀土元素循环模式，为古海洋环境研究提供了重要证据
（1）以深海磷灰石为主要研究对象，率先系统分析了稀土赋存的三大载体：海水、孔隙水和磷灰石的稀土和钕同位素特征。认识到深海盆地沉积物通过孔隙水向海水输入稀土的量比浅海的确明显偏少，大量的稀土元素留存于沉积物中，最终被磷灰石所吸附。该研究从机理上揭示了稀土元素迁移和富集的全过程，从稀土循环的角度解决了深海稀土富集机制问题，为后续的勘探和开发提供了重要理论依据。
（2）发现了稀土迁移的关键证据，磷灰石的稀土元素分布不均，且与周围海水和孔隙水特征显著不同，揭示其受到了早期成岩的改造，可能代表了早期成岩作用的过程，而非古海水和孔隙水的信息。该研究成为了现代海洋“将今论古”的典型案例，一定程度颠覆了传统认知，为稀土元素在地学界的应用提供了重要参考。
2. 率先揭示了南海水合物连续演化历史，系统披露水合物与全球气候变化关系
（1）通过对中国南海开展多次钻探工作，发现南海北部天然气水合物分解处于地球冰期-间冰期过渡的高海平面期，创新性提出海水升温为水合物释放新的触发机制。通过模拟，认为冰期-间冰期南极底流升温是造成全球水合物分解的重要因素，与学界普遍认为的低海平面期弱静水压力为水合物释放的主要触发机制相悖，将促使大家重新审视水合物演化与全球变化的关系。
（2）揭示我国水合物赋存区域南海北部近二十万年来水合物演化历史，发现存在三大期的水合物分解现象，其中第二期规模最大，释放了大量甲烷至海水中，引起海洋环境和元素循环的系统变化。局部的硫化环境导致金属钼元素的异常富集，提出并确认了钼元素可作为水合物资源勘探新指标的有效性。
上述研究在《Science Advances》、《Geophysical Research Letters》、《Ore Geology Reviews》等国际顶级期刊上发表，获得了国家基金委杰青项目(No. 41625006)、中德中心项目(No. GZ1055)和中以基金合作项目(No. 4151101008) 等支持和资助。
发表的系列论文：
Deng Y., Guo Q.,* Liu C., He G., Cao J., Liao J., Liu C., Wang H., Zhou J., Liu Y., Wang F., Zhao B., Wei R., Zhu J., Qiu H. Early diagenetic control on the enrichment and fractionation of rare earth elements in deep-sea sediments. Science Advances, 2022, 8, eabn5466 (SCI, Nature Index, Q1, IF=15.0).
Deng Y., Chen F., Guo Q.,* Hu Y., Chen D., Yang S., Cao J., Chen H., Wei R., Cheng S., Zhou J., Liu C., Jiang X., Zhu J. Possible links between methane seepages and glacial-interglacial transitions in the South China Sea. Geophysical Research Letters, 2021, 48, e2020GL091429 (SCI, Nature Index, Q1, IF=5.6).
Deng Y., Chen F., Hu Y.,* Guo Q.,* Cao J., Chen H., Zhou J., Jiang X., Zhu J. Methane seepage patterns during the middle Pleistocene inferred from molybdenum enrichments of seep carbonates in the South China Sea. Ore Geology Reviews, 2020, 125, 103701(SCI, Q1, IF=3.7).
