近日，国际知名期刊《Global and Planetary Change》发表我室大陆边缘沉积学团队胡忠亚副研究员及其合作者的研究成果“Mg isotopes of siliciclastic sediments on continental marginal sea: Insights for the potential to trace silicate weathering”，边缘海地区碎屑沉积物镁同位素组成特征及示踪硅酸盐风化的潜力。
地表新鲜硅酸盐矿物通过化学风化作用向河流释放溶解物质，这一过程深刻影响着地球表生碳循环和海水化学组成。每年河流将大量的风化残积物带入海洋，并在边缘海地区沉积下来。目前，已经有研究利用大洋碎屑沉积物镁同位素示踪了成冰纪和二叠—三叠过渡时期古气候和大陆风化程度演变，并取得了重要认识。这些研究成果表明边缘海碎屑沉积物镁同位素具有示踪大陆尺度上硅酸盐风化过程的潜力。为了进一步阐明边缘海地区硅质碎屑沉积物镁同位素组成特征及控制因素，大陆边缘沉积学团队选取长江口—东海大陆架关键断面上的表层沉积物，开展了系统的矿物学、元素和镁同位素地球化学研究。
图1. 研究区样品点分布特征以及粘土粒级沉积物镁同位素、矿物和元素组成特征
研究结果显示，粘土粒级沉积物的镁同位素组成不受水动力分选以及物源变化的影响；相反，化学风化过程中，镁元素的淋失程度是控制镁同位素组成的最主要因素。依据瑞利分馏模式开展的同位素质量平衡计算结果表明，大陆尺度上，硅酸盐风化释放的镁元素与风化母岩之间的同位素分馏大约为-0.35‰ ~ -0.15‰，相应的释放到水体中的镁元素δ26M值大约为-0.60‰ ~ -0.40‰，与新生代海水δ26Mg值比较接近(-0.83‰)。据此开展的数值分析显示，硅酸盐风化增强及远洋碳酸钙沉积通量增加的协同效应可以解释晚新生代以来海水镁钙比值快速升高而镁同位素基本保持稳定的现象。
图2. 基于边缘海地区实测粘土粒级碎屑沉积物δ26Mg值，利用瑞利分馏模式解析硅酸盐风化过程中释放的镁元素与风化母岩之间的镁同位素分馏程度
论文第一作者为大陆边缘沉积学团队胡忠亚副研究员，杨守业教授为通讯作者，共同作者包括我室杨承帆研究员、郭玉龙副研究员、徐娟高级工程师和研究生张驰。该研究受科技部重点研发项目（2022YFF0800504）和国家自然科学基金（42103004、41991324、42003020）共同资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818123002813