第七届青年地学论坛

岩石化学风化从大气中吸收CO₂并将之封存于风化产物中，构成碳循环的重要环节。岩石化学风化在地质时间尺度控制着大气CO₂浓度，进而驱动全球气候演化，有“地质空调”之称。受“新生代青藏高原隆升导致全球降温”假说的影响，青藏高原是化学风化研究的热点地区。当前喜马拉雅山脉南坡和青藏高原东部地区的化学风化研究较为充分，但青藏高原内陆广大区域的化学风化状况仍不清楚，这阻碍了人们对于青藏高原隆升对全球碳循环影响的理解。针对以上不足，本研究选取高原腹地的纳木错流域为研究对象，重点探讨了纳木错典型流域化学风化的季节变化特征、冰川作用对化学风化的影响以及纳木错各个小流域化学风化的时空差异及控制因素。系统采集了纳木错流域的大气降水、雪冰、河水和河流泥沙样品，综合运用正演模型和端元混合模型量化了该区域的化学风化过程，获取了该区域的化学风化速率及其控制因素。
选取你亚曲和曲嘎切分别代表纳木错地下水补给和冰川融水补给的典型流域。研究结果显示，你亚曲河水溶质来自大气降水、硅酸盐岩风化、碳酸盐岩和硫化物氧化的年均值分别为5%、12%、65%和18%，季节差异小；曲嘎切上述来源对河水溶质贡献的年均值分别为10%、35%、34%和20%，季节差异显著：硅酸盐岩风化的贡献在季风期低于非季风期，而碳酸盐岩溶解呈相反变化趋势。你亚曲与曲嘎切的碳酸盐岩风化速率(CWR)与硅酸盐岩风化速率(SWR)均显示了十分显著的季节变化，季风期的风化速率远高于非季风期(4~8倍)。径流是你亚曲和曲嘎切化学风化速率季节变化的控制因素。
增选地理条件相似但无冰川分布的曲嘎琼为研究区，探讨冰川作用对化学风化的影响。结果显示，曲嘎切冰川融水径流的溶质主要来自硫化物氧化，其对扎当冰川与悬冰川径流中溶质的平均贡献分别达到了39%和36%，碳酸盐岩溶解的贡献次(32%)，硅酸盐岩风化的贡献较低(两者分别为20%和11%)。曲嘎琼与曲嘎切流域内流经花岗岩/闪长岩并受地下水补给的支流的河水水化学特征相似：硫化物氧化的贡献仅为10%，碳酸盐岩溶解的贡献比例接近50%。曲嘎琼流域的CWR和SWR分别为6.9 t/km²/y和3.8 t/km²/y，曲嘎切流域的CWR和SWR分别为9.7 t/km²/y和6.7 t/km²/y，曲嘎切的化学风化速率是曲嘎琼的1.4~1.8倍，说明该区域的冰川作用促进了化学风化。冰川消融和磨蚀带来的更大径流量和更强物理侵蚀速率是导致冰川区化学风化强度更大的主要原因。
纳木错各个小流域的CWR存在很强的空间异质性，最高值与最低值分别为55 t/km²/y和9.2 t/km²/y。CWR与岩性系数呈显著正相关，与平均海拔呈显著负相关，说明岩性对纳木错流域CWR的影响较大。SWR的空间分异不如CWR显著，最高值与最低值分别为7.9 t/km²/y和2.3 t/km²/y，径流是影响SWR最为重要的因素。控制纳木错流域岩性系数和径流量空间分布的地理要素为地形，因而地形是导致研究区化学风化强度呈现空间差异的更深层次原因。纳木错流域的CWR与SWR平均值分别为24.3 t/km²/y和4.5 t/km²/y，相比于青藏高原的边缘地区，高原腹地的化学风速率处于较低水平，尤其是硅酸盐岩风化，因而这一区域由化学风化形成的碳汇效应并不显著。

化学风化,青藏高原,控制因素