美国地球物理联合会（American Geophysical Union; AGU）会刊EOS是全球地球与空间科学研究领域前沿信息来源的权威平台，其中的“EOS Editors’ Highlight”专门报道AGU期刊中具有重要影响力的研究成果。近日，我室博士后邓凯、杨守业教授与德国地球科学研究中心（GFZ）Friedhelm von Blanckenburg教授和Hella Wittmann研究员合作取得的研究成果被EOS作为编辑亮点进行报道。该成果于2020年1月以“Denudation Rate Changes Along a Fast-Eroding Mountainous River With Slate Headwaters in Taiwan From 10Be (Meteoric)/9Be Ratios”为题发表在《Journal of Geophysical Research: Earth Surface》上。
地表剥蚀过程的定量化是地学中十分重要的课题，因为这一过程对于深入理解地貌的时空演化以及精确评价自然灾害（如滑坡和泥石流）的分布及控制因素具有重要意义。本研究将剥蚀速率新指标大气10Be/9Be第一次应用于构造活跃区的山溪性流域，台湾岛最长河流浊水溪。台湾岛聚集了全球大多数悬浮物产率超过104 t/km2/yr的河流，是全球表生过程研究的热点区域。然而，由于该地区常常以低石英含量的板岩和页岩为特征，导致其他依赖单矿物的剥蚀指标较难应用，而这也成为大气10Be/9Be指标一展身手的好机会。
浊水溪沉积物大气10Be/9Be数据指出：流域上游板岩区具有最高的剥蚀速率（4-8 mm/yr），而流经中下游混合岩性区后剥蚀速率显著降低（1-2 mm/yr）。为了进一步揭示台湾造山带流域剥蚀过程的控制因素，本研究探讨了地形、气候和岩性的影响。在流域尺度上，气候（降水）和地形（区域高差和坡度指数）参数的变化皆无法完全解释剥蚀速率的空间变化。考虑到浊水溪流域存在显著的岩性不均一性，本研究依靠一个包含了岩石可侵蚀性的水力侵蚀模型（SPIM）来解释表生剥蚀与地形间的较差相关性。模型结果指出，若具有高裂隙密度和低变质程度的中新世板岩的可侵蚀性最高时，所计算的岩性校正坡度指数可以很好地解释剥蚀速率的空间变化。这说明岩性的不均一性的确可以改变剥蚀过程和地貌间的耦合关系。
JGR编辑Mikael Attal在“Editors' Highlights”中评价到：“该研究弥补了一个重要的分歧：它指出大气10Be可以被用在具有复杂岩性的流域并将剥蚀速率定量化，并进一步提出了一个新的框架来定量化岩石的可侵蚀性差异以及该指标对于地貌坡度的影响，这对于今后从地形数据中提取侵蚀信号具有指示意义。”
该项研究得到国家自然科学基金（41730531和41991324）（负责人：杨守业教授）等项目的资助。
引文信息：Deng, K., Yang, S., von Blanckenburg, F., & Wittmann, H. [2020]. Denudation rate changes along a fast‐eroding mountainous river with slate headwaters in Taiwan from 10Be (meteoric)/9Be ratios. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 125, e2019JF005251.
Eos Editors’ Highlight 链接：https://eos.org/editor-highlights/meteoric-10be-reveals-lithological-control-on-erosion-rates
全文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JF005251
注：论文介绍部分引用自公众号“地学之家”。
撰稿：邓 凯
编辑：高小丰