第七届青年地学论坛

风化壳是地表关键带的一个重要组成单元，风化壳的风化对于岩石圈向水圈元素的释放，调节地球气候的长期稳定和碳循环平衡，保证地球的宜居性等具有不可替代的作用。风化壳发育的厚薄和侵蚀速率，决定了基岩破碎后碎屑物质在风化剖面停留的时间，并进而影响风化的通量。传统方法可以估算某一区域具体风化剖面的物理侵蚀和化学风化程度，但难以在流域尺度上评估整个流域的平均侵蚀情况及其对气候变化的响应。当风化壳中基岩发生破碎时，由于碎屑颗粒的粒径减小和比表面积的增加，岩石碎屑颗粒表面²³⁴U在a粒子弹射反冲作用下逃逸，导致岩石碎屑中²³⁴U/²³⁸U的久期平衡被瞬间打破，此后碎屑物质的²³⁴U/²³⁸U随时间不断降低并达到新的平衡状态。根据这一原理，对于一个理想的风化壳或者土壤剖面，自下而上²³⁴U/²³⁸U逐渐降低，越靠近顶部其²³⁴U亏损越严重。当该剖面遭受侵蚀时，侵蚀发生的越深，剖面产出的“新鲜”破碎颗粒越多，流域输出所形成的沉积物²³⁴U/²³⁸U越高；反之，侵蚀发生的越浅，风化剖面供应的“新鲜”破碎颗粒越少，输出形成的沉积物²³⁴U/²³⁸U越低。为此，本研究以流域沉积物硅酸盐碎屑组分²³⁴U/²³⁸U为指标，从现代长江沉积物入手，探讨流域不同干支流水系沉积物²³⁴U/²³⁸U与流域侵蚀状况的关系。结果表明，不同支流水系沉积物²³⁴U/²³⁸U与流域内沉积物产率有良好的相关性。在此基础上，本研究重建过去14 kyrs以来崇明岛钻孔沉积物所记录的流域侵蚀情况，并发现基于²³⁴U/²³⁸U重建的流域侵蚀过程对气候干湿变化有明显的响应。本研究证实了大型流域沉积物²³⁴U/²³⁸U对流域侵蚀有较理想的反馈，而这种流域剥蚀过程对千年尺度上气候变化具有较快速的响应。该成果对揭示气候演化对流域地貌的改造提供了重要的证据，同时对理解风化壳发育、流域侵蚀和气候演化的关系等具有一定启示意义。
 

流域侵蚀；气候变化；铀系同位素；河流沉积物