黃河流域不同站點(diǎn)之間風(fēng)化和侵蝕速率的空間差異。論文作者供圖
在地質(zhì)時(shí)間尺度上，硅酸鹽巖的風(fēng)化通過(guò)吸收大氣CO2的方式進(jìn)行，在調控全球氣候方面起到關(guān)鍵性作用，從而提供了人類(lèi)賴(lài)以生存的宜居地球環(huán)境。但是，到底是氣候驅動(dòng)？還是構造控制是影響硅酸鹽風(fēng)化速率的控制機制？從上個(gè)世紀以來(lái)一直是地球科學(xué)前沿爭論的焦點(diǎn)之一。
作為世界第五大河，黃河流經(jīng)了具有顯著(zhù)差異的地形地貌、巖性、氣候和植被等區域，包括源頭的青藏高原、中游的黃土高原及下游的洪積平原。這些特征是開(kāi)展地表風(fēng)化速率控制機制研究的理想場(chǎng)所。但是，截至目前，黃河季節性硅酸鹽風(fēng)化和碳消耗的數據仍然相當有限，可用的季節性數據集中來(lái)源于黃河中下游地區。對于黃河源頭構造活躍的青藏高原，其季節時(shí)間尺度硅酸鹽風(fēng)化和大氣CO2消耗率的研究依然十分缺乏。
為此，中國科學(xué)院地球環(huán)境所張飛副研究員團隊開(kāi)展了黃河源頭流經(jīng)祁連山大通河流域的季節性風(fēng)化及大氣碳消耗過(guò)程的研究。在此基礎上，他們進(jìn)一步利用5組高時(shí)間分辨率（每周）河水化學(xué)數據，對黃河流域從上游到下游整個(gè)流域進(jìn)行全面比較，探索化學(xué)風(fēng)化在整個(gè)黃河流域的時(shí)空差異及其控制因素。
他們的研究發(fā)現：硅酸鹽風(fēng)化和CO2消耗速率從黃河上游到下游呈現整體降低趨勢；相反，侵蝕速率呈現升高趨勢，其中最顯著(zhù)的升高發(fā)生在黃河中游的黃土高原區域。
另外，他們還進(jìn)一步重點(diǎn)比較了構造活躍的青藏高原與極易受侵蝕的黃土高原之間的風(fēng)化差異。其結果表明，青藏高原東北部黃河源頭及周邊地區的硅酸鹽風(fēng)化和CO2消耗速率是黃土高原的4.5倍。與此相反，黃土高原的物理侵蝕速率是青藏高原東北部的9.5倍。再結合詳細的水文監測數據分析，他們提出：地表徑流而非侵蝕對黃河流域的化學(xué)風(fēng)化起著(zhù)關(guān)鍵作用。
上述相關(guān)研究成果近期發(fā)表在SCI期刊《地球科學(xué)前沿》（Frontiers in Earth Science）。楊柳為第一作者，張飛副研究員和黃華宇教授為共同通訊作者。
論文相關(guān)信息：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2022.909749/full
