发布时间：2026-09-11
“隆升-风化”假说认为，构造隆升通过增强侵蚀，促进硅酸盐岩风化并消耗大气CO2，驱动气候变冷。但侵蚀也会暴露硫化物，其氧化生成的硫酸可溶解碳酸盐，在地质时间尺度上释放CO2，削弱硅酸盐岩风化的碳汇效应。因此，风化的碳效应取决于硅酸盐岩、碳酸盐岩和硫化物等风化过程的相对强度。然而，不同岩石风化过程对侵蚀速率变化的响应规律仍缺乏系统认识。
针对上述科学问题，中国地质大学（北京）刘金科博士和韩贵琳教授以青藏高原东南缘澜沧江流域为研究对象，将河流水化学、悬浮物地球化学、稳定同位素地球化学数据以及河道陡峭指数与侵蚀速率资料相结合，利用凸优化反演混合模型，定量解析硅酸盐岩、碳酸盐岩、蒸发岩风化、硫化物氧化和降雨对河流溶质的贡献，进而定量评估不同岩石风化速率对侵蚀速率变化的响应。取得的主要认识如下：
（1）澜沧江河水溶质的主要来源为碳酸盐岩与蒸发岩风化，硫酸根的主要来源是硫化物氧化。在排除径流量影响后，不同岩石风化速率对侵蚀速率变化表现出差异响应：随着侵蚀速率增加，硅酸盐岩风化速率降低，而碳酸盐岩风化和硫化物氧化速率增强（图1）。这一差异响应与不同矿物反应活性的差异密切相关。
（2）悬浮物与河水Ca同位素变化表明，澜沧江河水中发生了次生方解石沉淀（图2）；悬浮物化学组成的持续变化指示，悬浮物运输过程中可能发生硅酸盐矿物的溶解；Li同位素、H-O同位素和水化学证据进一步表明，非地热来源的地下水向河流输入了可观的溶质。这些过程可能共同改变流域尺度上岩石风化速率与侵蚀速率之间的关系，并解释了不同流域间风化过程对侵蚀速率响应差异的成因。
（3）在地质时间尺度上，澜沧江流域硫化物氧化耦合碳酸盐岩风化释放的CO2超过了硅酸盐岩风化消耗的CO2。然而，河流流经湄公河下游平原后，在侵蚀速率显著降低及岩性背景转变的共同作用下，湄公河流域的岩石风化碳效应由碳源转变为碳汇（图3）。将澜沧江流域与其他造山带硅酸盐岩小流域进行比较发现，澜沧江流域侵蚀速率适中，但仍表现为碳源。研究认为，这一现象与流域岩性差异密切相关，补充和深化了前人关于侵蚀速率与碳效应关系的认识。
这项工作从大型流域尺度揭示了硅酸盐岩、碳酸盐岩和硫化物风化对侵蚀速率变化的差异响应，说明岩性组成、悬浮物风化和地下水输入是影响流域化学风化及其碳效应的重要因素。该研究为重新评估构造侵蚀、化学风化与气候变化之间的关系提供了新的地球化学证据。
图1 侵蚀速率与风化速率的关系。所有数据均使用θsil=0和θsulf,carb=−0.75进行径流校正。绿色表示碳酸盐岩，黄色表示硅酸盐岩，蓝色表示硫化物，虚线表示幂律拟合的侵蚀敏感度。发生强烈次生碳酸盐沉淀的点位未纳入拟合
图2 河水中次生方解石沉淀的证据。（A）悬浮物中Ca/Na比值与方解石饱和指数之间的关系；（B）悬浮物中Ca/Na比值与碳酸盐岩来源阳离子以及河水Ca离子之间的关系；（C）悬浮物中Ca/Na比值与沉淀损失的Ca之间的关系
图3 侵蚀速率对大气CO2平衡的影响。圆圈为澜沧江，菱形代表其他流域数据。图中彩色符号代表数据经过了径流校正，灰色符号未进行径流校正。对于多数数据点，径流校正不会改变风化是CO2源或汇的定性判断。湄公河下游流域和其他流域数据来源于Bufe等（2024）和Relph等（2021）
论文信息：
刘金科, 韩贵琳*. 2026. 青藏高原东南部澜沧江流域岩石风化对侵蚀的差异响应与CO2释放. 中国科学: 地球科学, 56(9): 3446–3458
Liu Jinke, Han Guilin*. 2026. Differential responses of silicate, carbonate, and sulfide weathering to erosion drive CO2 release in the Lancang River, southeastern Tibetan Plateau. Science China Earth Sciences, 69(9): 3393–3405.https://doi.org/10.1007/s11430-026-2009-5
文章链接：https://doi.org/10.1007/s11430-026-2009-5