化学风化通过消耗大气CO2而调控地球表层温度，但化学风化与气候之间的关系一直是争论的热点，其核心是缺乏有效指示化学风化放指标。传统元素含量及比值（如CIA、CIW等）因岩性和元素性质差别而无法定量重建大陆风化速率及强度。Mg和Sr同位素分别擅长于示踪碳酸盐岩与硅酸盐岩来源比例和过程，因此联合使用可精细刻画碳酸盐岩与硅酸盐岩化学风化的过程细节，有益于大陆风化史的重建。

中国科学院地球环境研究所金章东研究员联合长安大学、法国岩石地球化学研究中心、巴黎地球物理研究所、德国美茵茨大学科学家组成的国际研究团队，利用黄河中游季节性河水样品，分析了河水Mg和Sr同位素组成，发现引入五端元混合模型可以有效解释黄河中游Mg移除过程以及87Sr/86Sr季节变化。首先，他们搭建了方解石-白云石溶解框架，结合优先碳酸盐岩移除过程的分配系数，并根据黄土淋滤实验数据，刻画了碳酸盐岩溶解过程中不同矿物溶解-再沉淀过程对Sr/Ca和Mg/Ca的响应。随后，他们根据方程确定了干旱期碳酸盐岩相对硅酸盐岩的贡献比例，再结合季风期下降的δ26Mg和87Sr/86Sr下降值，确定了季风期碳酸盐岩的贡献比例有所上升（约10%）。在确定了碳酸盐岩与硅酸盐岩贡献比例的基础上，他们再利用瑞利分馏模型，模拟了次生碳酸盐优先沉淀与粘土生成对镁同位素的分馏。模型结果表明，δ26Mg和87Sr/86Sr季节变化的初级控制要素是季风降雨导致的碳酸盐岩溶解，其次是次生碳酸盐优先沉淀过程，可向偏重方向分馏镁同位素约0.17‰至0.39‰，紧随着的是粘土的生成，将进一步降低河水镁同位素组成，最终造成我们在大陆尺度上所能观测到的河水镁同位素季节变化（如下图）。

该研究是首次在大陆尺度上观测到剧烈的温度、水文等要素的变化并未引起河水δ26Mg明显变化，而精细刻画了碳酸盐岩和硅酸盐岩相对比例、次生碳酸盐岩和粘土生成过程对河水δ26Mg变化的控制，将有益于利用河水δ26Mg重建大陆化学风化史。

岩沉淀、粘土生成对镁同位素的分馏。


上述研究成果以Seasonal Mg isotopic variation in the middle Yellow River: Sources and fractionation为题发表在著名地球化学期刊《Chemical Geology》上，该研究受国家自然科学基金委创新群体项目、重大项目及青年项目（42221003，41991322，42103055)、国家重点研发计划（2022YFF0800501）资助。长安大学苟龙飞副教授是第一作者，中科院地环所金章东研究员是通讯作者。论文原文链接如下：

     https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0009254123000141。