2025年4月，我室郭玉龙副研究员的研究论文《The proportion of labile REEs in the river sediments serves as an index for silicate weathering intensity》在著名国际期刊《Global and Planetary Change》发表。
作为地球表面最常见的岩石类型之一，沉积岩通常经历一次或多次“风化-搬运-沉积-成岩-再风化”的旋回过程。这些再旋回物质经风化剥蚀形成的沉积物，往往继承了先前沉积旋回的古风化历史，学界称之为“沉积再旋回”（sedimentary recycling）效应。如何有效降低这一效应的影响，是研究沉积风化记录的核心挑战之一。
河流沉积物中稀土元素（REEs）在可迁移组分中的比例能够反映流域的化学风化强度，且较少受到源岩继承性的干扰。这是因为，可迁移组分中REE的占比主要受当前旋回风化过程的控制，包括含REE原生矿物的溶解释放、次生矿物的形成，以及伴随的REE吸附与水解过程。为建立并验证这一潜在的风化指标，该研究以中国东南部小流域的沉积物为研究对象，这些流域具有代表性的气候、地质背景和剥蚀风化特征。
研究发现，源自浙江、福建中生代花岗岩的流域沉积物中，可迁移组分稀土元素的比例较高，范围为32%至82%，且与化学蚀变指数（CIA）呈显著正相关（图1），这些稀土元素的主要载体为粘土矿物和/或Fe-Mn（氢）氧化物的吸附相。相比之下，台湾浊水溪流域的沉积物主要来源于再循环沉积岩和变质沉积岩，其可迁移组分中稀土元素比例较低，仅约8%，且与CIA值呈负相关（图1）。在这些沉积物中，中稀土元素（MREE）含量较高的矿物溶解可能是活性稀土元素的主要来源。与CIA等传统风化指标相比，活性稀土元素的比例能在更宽的W/D范围内有效指示风化强度，并显著降低沉积物再旋回过程的干扰（图2）。
该研究结果表明，地表过程（如化学风化和水动力分选）显著影响活性相中稀土元素的分布，甚至可能改变沉积物整体的稀土元素组成。在利用稀土元素作为沉积物物源示踪时，需充分考虑这一因素的影响。该研究对地球表生过程中REE的生物地球化学循环也有借鉴意义。
文章的第一和通讯作者为我室郭玉龙副研究员，共同作者还有我室杨守业教授与上海海洋大学的李亚龙博士。该项研究得到国家重点研发计划项目与国家自然科学基金的联合资助。
图1 沉积物可迁移组分REE占比与CIA值的关系
图2 沉积物CIA值与可迁移组分REE占比与流域化学强度W/D的关系
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818125001729