怒江水化学与碳同位素组成对青藏高原岩石风化碳汇效应的指示  

Hydrochemistry and carbon isotope characteristics of Nujiang River water:Implications for CO_(2) budgets of rock weathering in the Tibetan Plateau

作　　者：刘文景[1,2] 孙会国 李源川[1,2] 徐志方 Liu W;Sun H;Li Y;Xu Z

机构地区：[1]中国科学院地质与地球物理研究所,新生代地质与环境院重点实验室,北京100029 [2]中国科学院大学地球与行星科学学院,北京100049

出　　处：《中国科学：地球科学》2023年第12期2992-3009,共18页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家重点研发计划项目(编号:2020YFA0607700);国家自然科学基金项目(批准号:41888101、41730857);中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目(编号:IGGCAS-202204);中国科学院青年创新促进会项目(编号:2019067)资助。

摘　　要：青藏高原是世界上地质构造和环境背景最复杂的地理单元之一,也是大陆风化与碳循环研究的重点区域,其风化碳通量的准确厘定一直是地质过程碳源-汇量化和机制研究的热点和难点.相对高原其他大河,怒江受人类活动影响较弱,保持着较为原始的状态.本研究对怒江流域高时空分辨率水化学和双碳同位素(δ^(13)CDIC-Δ14CDIC)组成进行分析,结果表明:河水溶质和溶解无机碳来源于碳酸和硫酸对岩石的风化反应,以碳酸盐岩风化贡献为主,并明显受到断裂带温泉中深部碳混入的影响.怒江干流地质碳和现代碳的平均贡献分别为35.2%和64.8%;硫化物氧化贡献了河水中90%以上的硫酸根.在考虑硫化物氧化产生的硫酸参与岩石风化过程后,流域硅酸盐岩和碳酸盐岩风化对大气CO_(2)的消耗通量分别降低了约52.0%和37.4%.怒江流域风化在短时间尺度上为“碳汇”,而硫酸参与使其在地质时间尺度上表现为“碳源”.河流离子浓度、特征元素比值和不同岩石风化物质贡献的时间变化表明,流域碳酸盐岩风化较硅酸盐岩风化对温度和径流变化更为敏感,其对河流物质输入贡献份额在季风降雨期明显升高,不同岩石风化过程对河流溶质的影响受控于水文路径和水-岩反应时间.本研究揭示了代表性高原流域不同岩石化学风化贡献和碳汇效应对水热条件变化的响应,对于阐明高原流域风化控制机制及其碳源-汇净效应具有重要科学意义.

关 键 词：青藏高原 怒江流域 风化碳汇效应 水化学-双碳同位素 高时空分辨率 

分 类 号：P512.1[天文地球—地质学] P597