校友之家

首页

我院在珠江流域基于锂同位素的风化示踪研究方面取得新进展

2021-11-02

陆地岩石风化被认为是大气二氧化碳的重要碳汇过程,尤其是在超过十万年的地质时间尺度,硅酸盐岩风化作为一种长期稳定的碳汇(净碳汇)成为维持地表气候长期稳定负反馈机制的关键环节。近几十年来,锂(Li)同位素已被逐渐证实是一种良好的硅酸盐岩风化示踪代用指标,在示踪陆地硅酸盐岩风化过程、陆地风化机制演化等方面取得一系列重要认识。海洋沉积记录表明,自新生代以来海水Li同位素上升了了约9‰,然而目前对海水Li同位素这种演化趋势的解释仍存在争议。作为海洋Li的主要来源之一,陆地硅酸盐岩风化的深入研究为阐明海水Li同位素演化过程提供了重要启示,因此对陆地大河流域的相关研究至关重要。然而,近些年来人为活动的加剧(如筑坝以及对河水流量的季节调控等)显著改变了河流体系的水动力状态,从而影响河流携带物由陆地向海洋的传输,进而对利用河流中Li同位素组成(δ7Li)示踪流域风化过程产生了潜在影响。

基于此,我们选择了受人为活动影响显著的珠江流域,系统研究了不同季节溶解态及颗粒态Li同位素的组成特征。结果发现:次生矿物形成过程中对轻同位素的优先利用产生了显著的同位素分馏,使得溶解态δ7Li(16‰-27‰)远高于流域原岩(~0‰);进而空间变化分析显示,溶解态δ7Li可以有效指示流域硅酸盐岩风化强度的空间变化,形成了低风化强度的山区具有较高的δ7Li值而高风化强度的平原地区具有较低的δ7Li值;同时溶解态δ7Li的季节变化也佐证了河漫滩/冲击平原的发育对硅酸盐岩风化的影响。然而,悬浮物δ7Li的季节变化表明,河流筑坝以及人为对河流的季节调控使得河流悬浮物组成发生显著的季节性改变,但雨季悬浮物δ7Li与风化强度(W/D)之间良好的相关关系表明流域硅酸盐岩的风化信息依然被保存了下来。综上所述,本研究证实了即便是在受人为活动影响较大的流域,Li同位素仍然可以作为一种准确的流域硅酸盐岩风化示踪代用指标。

这些结果为Li同位素在示踪流域硅酸盐岩风化应用方面提供了重要的科学依据。近日,相关研究结果以“Deciphering the signatures of weathering and erosion processes and the effects of river management on Li isotopes in the subtropical Pearl River basin”为题在国际著名地学期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上发表。我院同位素前沿科学研究中心宋以龙博士为文章第一作者,Benjamin Chetelat教授和Jérôme Gaillardet教授为通讯作者,陈玖斌教授、Xu (Yvon) Zhang博士、Julien Bouchez博士、蔡虹明博士等参与、指导了该项研究工作。文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703721004816

上述工作致谢国家自然科学基金41561134017, U1612442, 41625012,法国自然科学基金ANR-15-CE01-0012等项目的资助。

1 珠江流域高程及采样点分布图

2 珠江干流-支流溶解态、颗粒态δ7Li与风化强度(Si/(Nasil+K)W/D)之间的相关关系




相关链接 天津大学 天津大学办公网 天津大学教务处 天津大学研究生院 天津大学图书馆