第七届青年地学论坛

大陆风化入海通量演化是“源-汇”过程研究的重要环节。海水溶解态的放射性同位素组成（比如Be，Pb，Nd同位素等）既能保持陆源同位素组成而跟海水区分开来，又对通量的变化比较敏感，被认为是追踪风化通量的有效手段。但是，前人利用不同的同位素指标追踪剥蚀通量与气候变化是否相关的研究得出了互相矛盾的结论。例如，海水Be同位素记录显示在新生代（Willenbring and Blanckenburg, 2010 Nature; Lenard et al., 2020 Nature Geoscience）和第四纪（Blanckenburg et al., 2015 Nature Geoscience）以来，全球和南亚大陆剥蚀通量基本保持稳定。相对地，海水Nd同位素（Burton and Vance, 2000 EPSL）和Pb同位素（Vance et al., 2009 Nature）的证据却表明剥蚀通量存在明显气候驱动的冰期-间冰期的变化。但是以上Nd和Pb同位素研究存在：1）高纬度冰川后撤，遗留细粒磨蚀物溶解；2）低海平面大陆架沉积物暴露后再次剥蚀；3）指标的物源和风化模式干扰等问题，致使该争论悬而未决，亟待系统性的研究工作验证。
首先，本研究分析了北印度洋89°E经线上6个海水站位在6月份Nd同位素组成，并与前人发表的87°E经线站位11月份结果对比，揭示了现代南亚剥蚀输入对夏季风的季节性响应。发现：1）平均停留时间长达600年的Nd同位素组成季节性响应剥蚀输入；2）对南亚剥蚀通量响应最敏感的是中层水（其Nd元素主要来自河流输入悬浮颗粒物的溶解和释放），而不是传统观点认为的表层水（其Nd元素主要来自河水溶解态Nd的输入）。前者Nd元素体量要比后者大一到两个数量级。在现代Nd同位素研究的基础上，本研究选取中层水深的孟加拉湾北部MD77-176和南部MD77-191钻孔，利用浮游有孔虫为载体，重建了末次冰消期以来高分辨率南亚大陆剥蚀通量演化历史。发现：1）古海水Nd同位素追踪的南亚剥蚀通量演化历史具有很好的千年和轨道时间尺度强弱变化；2）排除冰川、海平面和指标自身的因素之后，Nd同位素追踪的南亚大陆剥蚀通量在轨道和千年时间尺度仍表现出季风降水主控特征。本研究基于典型区今（现代海水）-古（有孔虫）结合的Nd同位素的系统研究，为解决剥蚀通量与气候是否相关的争论提供了独立证据。
 

Nd同位素,亚洲低纬度深海,海洋沉积