第八届青年地学论坛

风化壳是大气圈、水圈、生物圈和岩石圈在气候和构造等环境要素作用下的产物，蕴含了各个圈层相互作用和演化的信息，是地球系统科学研究的重点。其中，由于大陆上地壳平均组成为花岗质，花岗岩风化壳尤其受到科学家的关注。风化壳的生成速率作为风化壳研究的关键参数之一，是开展相关研究的基础。铀系不平衡法可以定量风化壳生成速率的理论始于上世纪60年代中期，但直到二十世纪末测试仪器发展的推动才使得该理论得以应用。作为当前量化风化壳生成速率的重要手段，铀系不平衡法研究已经得到广泛应用，但是温度和降雨均较低区域的研究仍然匮乏，从而不利于大陆风化的深入研究。据此，本研究拟通过铀系不平衡法确定上述区域花岗岩风化壳的生成速率，丰富风化壳生成速率的数据集，以促进风化壳和大陆风化相关研究。
研究区位于吉林省敦化市，气候为温带大陆性季风气候，年均温度和年均降雨量分别为3℃和637mm。在区内选取位于山脊顶部的原位花岗岩（208 Ma）风化壳为研究对象，系统地分析了风化壳样品的主量元素、微量元素、矿物组成和铀系同位素（²³⁸U-²³⁴U-²³⁰Th）组成。分析结果显示，该剖面风化程度较低，CIA值低于60，且上述地球化学指标在剖面上随深度变化复杂。在运用铀系不平衡法确定风化壳的演化时间发现，将整个剖面作为整体无法得到结果。因此，根据前人研究提出的分区依据（Jia等，2022），根据主量元素、微量元素、矿物组成将剖面分为若干子区域后再应用铀系不平衡法。各个子区域均可获得演化时间，据此得到相应的生成速率范围为~1 m/Ma到~81 m/Ma，且最大生成速率出现在剖面中间区域。风化壳生成速率随深度的变化呈先增加后减小的趋势，该特征支持“Humped function”假设。本剖面通过宇宙成因核素确定的剥蚀速率为~43 m/Ma（Cui等，2021），生成速率与剥蚀速率之间的差异显示该剖面处于非平衡演化状态。与前人研究结果对比发现，风化壳生成速率与气候之间并无明显关系。而考虑到花岗岩为侵入岩，构造因素更可能是长时间尺度控制风化壳演化的因素。

花岗岩风化壳,生成速率,铀系不平衡