作者:张行勇  严涛 来源:中国科学报 发布时间:2022/7/21 13:59:46
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地表径流在黄河流域化学风化中起关键作用

 

黄河流域不同站点之间风化和侵蚀速率的空间差异。论文作者供图

在地质时间尺度上,硅酸盐岩的风化通过吸收大气CO2的方式进行,在调控全球气候方面起到关键性作用,从而提供了人类赖以生存的宜居地球环境。但是,到底是气候驱动?还是构造控制是影响硅酸盐风化速率的控制机制?从上个世纪以来一直是地球科学前沿争论的焦点之一。

作为世界第五大河,黄河流经了具有显著差异的地形地貌、岩性、气候和植被等区域,包括源头的青藏高原、中游的黄土高原及下游的洪积平原。这些特征是开展地表风化速率控制机制研究的理想场所。但是,截至目前,黄河季节性硅酸盐风化和碳消耗的数据仍然相当有限,可用的季节性数据集中来源于黄河中下游地区。对于黄河源头构造活跃的青藏高原,其季节时间尺度硅酸盐风化和大气CO2消耗率的研究依然十分缺乏。

为此,中国科学院地球环境所张飞副研究员团队开展了黄河源头流经祁连山大通河流域的季节性风化及大气碳消耗过程的研究。在此基础上,他们进一步利用5组高时间分辨率(每周)河水化学数据,对黄河流域从上游到下游整个流域进行全面比较,探索化学风化在整个黄河流域的时空差异及其控制因素。

他们的研究发现:硅酸盐风化和CO2消耗速率从黄河上游到下游呈现整体降低趋势;相反,侵蚀速率呈现升高趋势,其中最显著的升高发生在黄河中游的黄土高原区域。

另外,他们还进一步重点比较了构造活跃的青藏高原与极易受侵蚀的黄土高原之间的风化差异。其结果表明,青藏高原东北部黄河源头及周边地区的硅酸盐风化和CO2消耗速率是黄土高原的4.5倍。与此相反,黄土高原的物理侵蚀速率是青藏高原东北部的9.5倍。再结合详细的水文监测数据分析,他们提出:地表径流而非侵蚀对黄河流域的化学风化起着关键作用。

上述相关研究成果近期发表在SCI期刊《地球科学前沿》Frontiers in Earth Science)。杨柳为第一作者,张飞副研究员和黄华宇教授为共同通讯作者。

论文相关信息:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2022.909749/full

 
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