近日，国际知名地学期刊《Geology》以“Rapid denudation rate changes from 10Be/9Be in the Taiwan orogen due to monsoon variations since the last glacial period”为题，在线发表了同济大学海洋地质全国重点实验室长聘副教授邓凯及合作者的最新研究成果。该研究以台湾最长河流——浊水溪的三角洲沉积岩芯为研究对象，分析了新兴剥蚀速率指标——大气10Be/9Be比值的时间变化，揭示了台湾造山带自末次冰期以来剥蚀速率的快速演变，提出这一变化主要受东亚季风降水演化的驱动。
活跃造山带是地表泥沙产生与输运的热点区域，在全球物质入海通量及地表“从源到汇”过程中扮演着关键角色，同时也是洋-陆相互作用的核心地带。因此，造山带地表剥蚀速率的时空演变及其控制因素，历来是表层地球系统科学的研究重点。基于流水侵蚀模型的理论预测，降水应是控制造山带剥蚀的重要因素；然而，这一作用在全球剥蚀速率数据集中并不显著，该差异常被归因于非气候过程的叠加影响。如何有效剥离非气候因素的干扰，进而准确厘定山地剥蚀的气候敏感性，是当前该领域的一大挑战；其中一种可行的破解途径，便是探究显著气候波动背景下的山地古剥蚀记录。
该研究聚焦低纬度且构造活跃的台湾造山带（图1），基于浊水溪三角洲的钻孔记录，采用新兴剥蚀指标——大气10Be/9Be比值，重建了该流域末次冰期以来的剥蚀速率变化。相比于更传统成熟的石英原位10Be指标，大气10Be/9Be指标所需的沉积物量极少（~1 g vs. ~1 kg），因而能够基于少量宝贵的沉积物钻孔样品建立连续的剥蚀记录。
图1台湾造山带浊水溪流域及JRD-S钻孔位置
研究发现，台湾造山带自末次冰期以来存在显著的剥蚀速率变化（0.1–3.0 mm/yr；图2）；并且该变化并不符合大尺度的气候趋势，如海洋底栖有孔虫记录的δ18O变化。相反，在大多数时段内（全新世之前），剥蚀速率与东亚季风降水的代用指标具有更好的对应关系。据此该研究提出，区域季风强度的波动导致台湾岛降水量发生变化，正向驱动了该地区的地表剥蚀过程。
图2浊水溪流域末次冰期以来的古剥蚀速率及其与环境参数的对比
此外，该研究还进行了末次冰期以来更广泛地区的古剥蚀记录综合对比（图3）。结果表明，不同纬度区域的剥蚀速率对气候变化的响应存在显著差异：中纬度地区冰期剥蚀速率较现代显著升高，可能与冰川及冰缘作用促进岩石破碎有关；而在低纬度地区，降水变化则是控制剥蚀速率的主要因素。此项研究深化了对地表剥蚀的气候调控机制的理解，阐明了不同区域对不同气候因子的敏感性差异，对于评估未来气候变化对地表过程的影响具有参考价值。
图3全球不同纬度地区古剥蚀速率记录的综合对比
论文第一作者兼通讯作者为我室邓凯副教授，合作者包括我室杨守业教授、德国地学研究中心Hella Wittmann研究员与Friedhelm von Blanckenburg教授、台湾中山大学刘祖乾教授。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1130/G54095.1