深时镁同位素风化指标的验证与新解释  

作　　者：黄天正 沈冰 黄康俊 甯濛 李超[4] 薛进庄[1] 孙元林[1] 黄宝琦[1] 

机构地区：[1]北京大学造山带与地壳演化重点实验室,北京大学地球与空间科学学院,北京100871 [2]西北大学地质学系,大陆动力学国家重点实验室,陕西省早期生命与环境重点实验室,西安710069 [3]成都理工大学沉积地质研究院,成都610059 [4]中国地质科学院铼锇同位素地球化学重点实验室,北京100037

出　　处：《中国科学：地球科学》2024年第2期638-653,共16页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：科技部重点研发计划项目(编号:2022YFF0800200、2021YFA0718200);国家自然科学基金项目(批准号:42225304)资助。

摘　　要：沉积岩碎屑组分镁同位素被广泛应用于恢复深时大陆风化强度.现有深时镁同位素风化指标基于风化残余物镁同位素随化学风化强度提高的一阶段风化模式.但是,近期实验与现代风化剖面研究发现了优先利用轻镁同位素的次生黏土矿物,挑战了深时镁同位素指标的理论基础.本研究测试了华南地区晚古生代沉积岩与中国南海沉积物样品的矿物、元素与镁同位素组成.通过对比深时镁同位素风化指标与化学蚀变指数(CIA)、镁损失量和矿物组成等风化指标来验证深时镁同位素风化指标.结果表明,在较高风化强度下镁同位素随风化强度提高而降低,而在较低风化强度下镁同位素随风化强度的提高而增加.该结果表明在不同风化强度下存在不同的镁同位素行为,以往的一阶段镁同位素风化模式无法准确追踪大陆风化强度的变化.结合深时样品数据、现今风化剖面与实验研究,我们建立了三阶段的镁含量-镁同位素风化模型.在风化初期,原生矿物的溶解与次生黏土矿物的形成造成镁含量的快速降低与镁同位素轻微提高.转换阶段土壤底层绿泥石、蛭石等富镁黏土矿物大量生成造成镁含量和镁同位素的跃升.在进阶风化阶段中,具有较重镁同位素的富镁黏土矿物优先风化,造成镁含量与镁同位素的同步降低.

关 键 词：黏土矿物 化学风化 CIA 土壤 风化模型 

分 类 号：P512.1[天文地球—地质学] P597