地質時間尺度上，硅酸鹽巖的風化通過吸收大氣CO2的方式進行，在調控全球氣候方面起到關鍵性作用，從而提供了人類賴以生存的宜居地球環境。然而，影響硅酸鹽風化速率的控制機制（氣候驅動或構造控制？）是地球科學前沿爭論的焦點之一。黃河流經了具有顯著差異的地形地貌、巖性、氣候和植被等區域，包括源頭的青藏高原、中游的黃土高原及下游的洪積平原。這為開展地表風化速率的控制機制研究提供了理想場所。目前，黃河季節性硅酸鹽風化和碳消耗的數據有限，可用的季節性數據集中來源于黃河中下游地區。對于黃河源頭構造活躍的青藏高原，其季節時間尺度硅酸鹽風化和大氣CO2消耗率的研究相對缺乏。
中國科學院地球環境研究所副研究員張飛團隊開展了黃河源頭流經祁連山大通河流域的季節性風化及大氣碳消耗過程的研究。在此基礎上，研究進一步利用5組高時間分辨率（每周）河水化學數據，從上游到下游對整個黃河流域進行了全面比較，探索了化學風化在整個黃河流域的時空差異及其控制因素（圖1）。研究發現：硅酸鹽風化和CO2消耗速率從黃河上游到下游呈現整體降低趨勢；相反，侵蝕速率呈現升高趨勢，其中最顯著的升高發生在黃河中游的黃土高原區域。
進一步，研究重點比較了構造活躍的青藏高原與極易受侵蝕的黃土高原之間的風化差異。結果表明，青藏高原東北部黃河源頭及周邊地區的硅酸鹽風化和CO2消耗速率是黃土高原的4.5倍。與此相反，黃土高原的物理侵蝕速率是青藏高原東北部的9.5倍（圖2）。結合詳細的水文監測數據分析，研究提出地表徑流而非侵蝕對黃河流域的化學風化具有關鍵作用。
相關研究成果發表在Frontiers in Earth Science上。研究工作得到中科院、中科院青年創新促進會、國家自然科學基金與黃土與第四紀地質國家重點實驗室培育基金的支持。
圖1.黃河流域不同站點之間風化和侵蝕速率的空間差異
圖2.青藏高原和黃土高原之間風化和侵蝕速率的差異
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