碳酸鹽巖和硅酸鹽巖的風(fēng)化行為與其B同位素組成（δ11B）存在顯著差異。硼同位素（δ11B）是示蹤大陸硅酸鹽巖風(fēng)化的潛在指標(biāo)，但其應(yīng)用受限于分餾機(jī)制的復(fù)雜性。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，河水δ11B與大陸硅酸鹽巖風(fēng)化呈負(fù)相關(guān)，但不同氣候區(qū)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的矛盾使該假說存疑，需要更多數(shù)據(jù)來驗(yàn)證其示蹤硅酸鹽巖風(fēng)化的普遍性和穩(wěn)健性。
青海布哈河流域因顯著的年際氣候波動(dòng)、高侵蝕速率以及有限人類活動(dòng)干擾，成為驗(yàn)證硼同位素示蹤有效性的天然實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，流域內(nèi)化學(xué)風(fēng)化以動(dòng)力學(xué)限制為主。中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所金章東研究團(tuán)隊(duì)對(duì)青藏高原東北部青海湖布哈河流域開展了時(shí)間序列河水δ11B示蹤研究。
研究顯示，布哈河季節(jié)性河水B濃度（[B]）變化范圍為130.5 μg/L至209.8 μg/L，高于世界河流平均值，而δ11B值變化范圍為+6.1‰至+9.5‰，略低于世界河流平均值，且季節(jié)性變化明顯。正演模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，布哈河流域河水[B]由硅酸鹽巖風(fēng)化主導(dǎo)，大氣輸入和蒸發(fā)鹽巖風(fēng)化貢獻(xiàn)有限，全年硼源穩(wěn)定，這是B同位素可以作為硅酸鹽巖風(fēng)化速率的良好示蹤劑的證據(jù)。同時(shí)，布哈河季節(jié)性河水的[B]與δ11B值呈現(xiàn)不同的反比例關(guān)系。雨季河水δ11B值總體偏低，徑流量激增導(dǎo)致水-巖作用時(shí)間縮短，次生黏土礦物形成受限，B同位素分餾未達(dá)到平衡，導(dǎo)致河水δ11B值保留硅酸鹽巖風(fēng)化的原始信息，提示河水δ11B是大陸硅酸鹽巖風(fēng)化的有效示蹤劑。而在旱季，半干旱區(qū)河水由地下水供給，河水δ11B值與pH顯示出良好的負(fù)相關(guān)性，反映地下水和旱季徑流的滯留時(shí)間較長(zhǎng)，滿足pH控制的條件，且動(dòng)力學(xué)分餾達(dá)到平衡。
該研究發(fā)現(xiàn)，在雨季，半干旱流域河水δ11B值主要受控于水文條件和水-巖相互作用；而旱季則由地下水輸入貢獻(xiàn)決定，顯示出典型的pH依賴性。這一研究明確區(qū)分了時(shí)間序列下水文條件與地下水化學(xué)過程對(duì)硼同位素分餾的差異化控制機(jī)制，為河水B同位素的大陸硅酸鹽巖風(fēng)化示蹤提供了區(qū)域?qū)嵗托乱娊狻?span style="display:none">XKw流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM
近期，研究成果以《青海湖流域河水硼同位素組成季節(jié)性變化及其控制因素》為題，發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)》上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。
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