化學(xué)風(fēng)化通過消耗大氣CO₂而調(diào)控地球表層溫度，但化學(xué)風(fēng)化與氣候之間的關(guān)系一直是爭論的熱點，其核心是缺乏有效指示化學(xué)風(fēng)化的指標(biāo)。因巖性和元素性質(zhì)差別，傳統(tǒng)元素含量及比值（如CIA、CIW等）無法定量重建大陸風(fēng)化速率及強度。Mg和Sr同位素分別擅長于示蹤碳酸鹽巖與硅酸鹽巖來源比例和過程，因此聯(lián)合使用可精細(xì)刻畫碳酸鹽巖與硅酸鹽巖化學(xué)風(fēng)化的過程細(xì)節(jié)，有益于大陸風(fēng)化史的重建。　　

　　中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所金章東研究團隊，聯(lián)合法國巖石地球化學(xué)研究中心、巴黎地球物理研究所、德國美茵茨大學(xué)等國際科學(xué)家，利用黃河中游季節(jié)性河水樣品，分析了河水Mg和Sr同位素組成，發(fā)現(xiàn)引入五端元混合模型可以有效解釋黃河中游Mg移除過程以及⁸⁷Sr/⁸⁶Sr季節(jié)變化。首先，他們搭建了方解石-白云石溶解框架，結(jié)合黃土淋濾實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)優(yōu)先碳酸鹽巖移除過程的分配系數(shù)，刻畫了碳酸鹽巖溶解過程中不同礦物溶解-再沉淀過程對Sr/Ca和Mg/Ca的響應(yīng)。隨后，他們根據(jù)方程確定了干旱季節(jié)碳酸鹽巖相對硅酸鹽巖風(fēng)化的貢獻(xiàn)比例，再結(jié)合季風(fēng)期下降的δ²⁶Mg和⁸⁷Sr/86Sr下降值，確定了季風(fēng)期碳酸鹽巖的貢獻(xiàn)比例有所上升（約10%）。在確定了碳酸鹽巖與硅酸鹽巖貢獻(xiàn)比例的基礎(chǔ)上，他們再利用瑞利分餾模型，模擬了次生碳酸鹽優(yōu)先沉淀與粘土生成對鎂同位素的分餾。模型結(jié)果表明，δ²⁶Mg和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr季節(jié)變化的初級控制要素是季風(fēng)降雨導(dǎo)致的碳酸鹽巖溶解，其次是次生碳酸鹽優(yōu)先沉淀過程，可向偏重方向分餾鎂同位素約0.17‰至0.39‰；緊隨著的是粘土的生成，將進(jìn)一步降低河水鎂同位素組成，最終造成我們在大陸尺度上所能觀測到的河水鎂同位素季節(jié)變化（如下圖）?！　?/p>

　　該研究是首次在大陸尺度上觀測到劇烈的溫度、水文等要素的變化并未引起河水δ²⁶Mg明顯變化，而精細(xì)刻畫了碳酸鹽巖和硅酸鹽巖相對比例、次生碳酸鹽巖和粘土生成過程對河水δ²⁶Mg變化的控制，將有益于利用河水δ²⁶Mg重建大陸化學(xué)風(fēng)化史。

圖 在確定碳酸鹽巖和硅酸鹽巖風(fēng)化貢獻(xiàn)比值基礎(chǔ)上，瑞利分餾模型精細(xì)模擬優(yōu)先碳酸鹽巖沉淀、粘土生成對鎂同位素的分餾?！?/p>

　　上述研究成果以Seasonal Mg isotopic variation in the middle Yellow River: Sources and fractionation為題發(fā)表在著名地球化學(xué)期刊Chemical Geology上。該研究受國家自然科學(xué)基金委、國家重點研發(fā)計劃資助。長安大學(xué)茍龍飛副教授是第一作者，中科院地環(huán)所金章東研究員是通訊作者。論文原文鏈接如下：　　

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0009254123000141