第九届青年地学论坛

河水是流域化学风化的综合反映；Mg为主量、易活动元素，Mg同位素(δ²⁶Mg)在表生风化过程中差异显著(8‰)。因此，河水δ²⁶Mg具有示踪大陆风化的巨大潜力。在基岩类型一致、气象和水文参数已知的流域，时间序列河水样品的研究可以很好地限定河水δ²⁶Mg变化与大陆风化的关系。然而，由于缺乏高分辨率(可指示降水事件)采样研究，河水δ²⁶Mg变化与水文的关系不清楚，从而制约着对河水δ²⁶Mg控制因素的认识及其对大陆风化的指示。
针对上述问题，该研究以庆阳市董庄沟小流域(面积1.18 km²)河水为研究对象，于2018年采集了近天分辨率的水样，测试分析了Mg同位素组成。研究结果发现，雨季相对旱季δ²⁶Mg偏高~0.14‰，而雨季发生降水时δ²⁶Mg降低~0.21‰(图1)。该变化主要与碳酸盐矿物(河水Mg主要来源)的溶解和沉淀相关。雨季降水有利于碳酸盐矿物的溶解，从而导致水体δ²⁶Mg降低。相反，雨季无雨时期，高温有利于蒸发作用和碳酸盐矿物沉淀，从而导致水体δ²⁶Mg升高，并高于旱季水体δ²⁶Mg (图2)。更重要的是，黄土释放Mg进入河水是瞬时过程，可交换组分对河水Mg的贡献大于80%，但该组分并不能作为河水Mg的来源，而是Mg的转换池，这会缓冲河水δ²⁶Mg变化(图2)。结合前人的工作进一步揭示了河水δ²⁶Mg变化对水文的响应，并强调了可交换组分对大河河水δ²⁶Mg变化的重要影响(图3)。该研究对大陆风化作用有以下指示：(1)大河河水δ²⁶Mg变化与极端降水事件息息相关；(2)端源混合计算可能会导致大陆硅酸盐风化通量被高估；(3)水文变化可能是影响新生代海水δ²⁶Mg变化的一个潜在因素。

镁同位素，大陆风化，河水，时间序列变化，黄土