现代地表过程的评价是陆相沉积物中代用指标合理解释的基础。因其地理/地质位置的重要性,以及环境的脆弱,青海湖的环境受到越来越多的关注。然而,对水化学组成及其制约因素,还知之甚少。近年来,青海湖流域现代过程的研究取得了一系列进展,这些为其沉积序列的环境解释提供了依据。

河水化学制约着海水、湖水以及海洋/湖泊沉积物的组成变化,也是全球碳循环的关键性环节。然而,不同时空尺度地表风化行为和碳收支过程在全球生物地球化学循环中的作用还知之甚少,特别是外源输入的校正。因此,对不同气候区、单一流域矿物/岩石化学风化及其对水化学的定量评估是表生地球化学的关键课题之一。

青藏高原隆升引起的物理剥蚀和硅酸盐化学风化速率的显著增强被认为是晚新生代以来全球气候变冷主要机制之一。然而,与青藏高原隆升直接相关的东亚季风和印度季风环境下长时间尺度流域化学风化过程的认识还十分薄弱。

地球环境研究所金章东研究员的课题组,通过各类水体的元素和Sr同位素组成有效示踪了青海湖流域岩石风化对河水化学组成的制约,解释了现有湖水化学特征的原因。Sr同位素化学表明,碳酸盐风化主导了各类水体的化学组成,湖水化学主要受布哈河输入主导,而湖水特有的组成还受自生/生物碳酸盐沉淀的制约。

中科院地球环境研究所金章东研究员联合中美研究人员选取青海湖流域内最大河流-布哈河为研究对象,对其季节性河水、地下水主要阴阳离子、Sr及其同位素组成变化进行了系统的评价。结果表明,流域岩石风化主要以碳酸盐岩风化为特征,且受季节性气候条件的明显制约。最重要的是,研究发现春季粉尘输入对河水化学组成有着不容忽视的贡献,并可能诱发了自生碳酸盐的沉淀。这对于流域化学风化和碳收支评估均有重要的指示意义。

最近,地球环境研究所金章东研究员与剑桥大学、哥伦比亚大学和国内合作者通过保存于错鄂湖泊沉积物在介形类壳体的Sr-O记录,反演了早–中更新世青藏高原中部气候变化和流域化学风化过程。发现早更新世的气候变化主要受印度季风强度控制,流域化学风化以碳酸盐风化占主导;而中更新世气候转型期,介形类壳体的Sr同位素的增高反映了流域化学风化的方式发生了显著变化,冰川发育及季节性的增强是其最可能的诱因。

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