学术动态 | STE：高原小流域揭示温度和季风降雨控制锂同位素季节变化

STE：高原小流域揭示温度和季风降雨控制锂同位素季节变化

硅酸盐风化对维持我们的宜居星球至关重要。锂（Li）同位素是目前最具前景的针对硅酸盐化学风化研究的手段之一。然而，全球科学家从极地到赤道地区进行了大量河流Li同位素（δ⁷Li_rw）研究，对化学风化和δ⁷Li_rw的控制机制仍未达成共识。其原因在于锂同位素的时空变化主要有两大控制要素：即气候和构造，二者关系不明，争议不断。减少变量是行之有效的研究手段。

针对以上问题，我院客座教授、中国科学院地球环境研究所金章东研究员、我院苟龙飞副教授与南京大学合作，通过每周采集青藏高原东北部一个小流域（布哈河）的季节性河流水样，研究了δ⁷Li_rw对在干旱地区对气候的响应。该流域位于干旱区，具有稳定的构造、岩性和地形，在布哈河2007年的水文年，他们发现，在旱季，当地下水补给河流时，δ⁷Li_rw比值通常表现出温度依赖性（Temperature dependency）。而在季风季节，δ⁷Li_rw明显低于温度相关性预测值，季风期充足的雨水导致大量岩石溶解，从而将新鲜Li释放到河流中。他们认为，在干旱地区，水文调节和温度依赖性共同调节高原小流域的δ⁷Li_rw比率方面发挥着重要作用。其机制是，在旱季，长滞留时间有利于化学风化和Li同位素平衡分馏，因此促成了可观测的δ⁷Li_rw的温度依赖性。相反，在季风期干旱区的雨季，δ⁷Li等新鲜岩石对河水的快速侵蚀和风化作用会显著降低δ⁷Li_rw值。

上述研究表明，当温度升高与雨季同步时，由于上述两个过程均可造成锂同位素协同降低，从而导致旱季和雨季之间的Li同位素变幅增大。相反地，当温度升高与旱季同步时，因为δ⁷Li_rw对温度和水文的响应相反，会造成锂同位素信号的部分相互抵消。本研究得出的推论完全解释了全球季节性锂同位素变化的范围、方向、以及变幅，且可以理论预测，锂同位素对气候响应的极限变幅在21.8‰以内。

上述研究成果以Li isotopic seasonality in a small catchment at the northeastern Tibetan Plateau: Roles of hydrology and temperature dependency为题发表在影响因子>10的国际知名期刊《Science of the Total Environment》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)资助。我院苟龙飞副教授是第一作者，我院客座教授、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/pii/S0048969723005119

（审核：赵永华）