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Nd同位素反映人类活动影响下的黄河沉积物从源到汇过程

时间:2021-10-14浏览:10


日,我院郭玉龙博士后的研究论文《Sediment Routing and Anthropogenic Impact in the Huanghe River Catchment, China: An Investigation Using Nd Isotopes of River Sediments》在著名国际期刊《Water Resources Research》发表。

人类活动作为重要的地质营力,可以显著影响河流源区的剥蚀速率、泥沙供应及沉积物传输过程。晚全新世以来,随着流域内人类活动加强,黄河入海泥沙剧增,成为世界上输沙量最大的河流之一。近半个世纪,水库大坝修筑、引水灌溉等因素影响下黄河入海泥沙量又从超过10亿吨/年降至不足1亿吨/年,重新达到史前水平。因此,作为世界上受人类活动影响最大的河流,黄河沉积物源汇过程变化反映了人类活动对流域自然过程的深刻影响,具有典型的科学意义。


1 黄河流域及采样站位图


从西藏玛多到山东利津,本研究共收集了黄河干流19个沉积物(图1),测试了其细粒(<50 μm)硅酸盐组分的微量元素含量与Sr-Nd同位素组成。研究通过不同方法约束了松潘甘孜地块、鄂尔多斯沙漠区、黄土高原以及华北克拉通等潜在物源区平均εNd组成(图2)。从玛多到银川,黄河沉积物εNd逐渐变低,反映源区高εNd物质贡献的减少,沿途祁连两麓低εNd物质逐渐加入。该河段呈梯级修筑的水库群不断拦截上游沉积物,使得松潘甘孜高εNd物质贡献进一步减少。从银川到潼关,沉积物εNd值逐渐升高,反映黄土高原黄土物质的贡献逐渐增加。从潼关到济南,沉积物εNd值急剧降低,这反映近源低εNd物质的加入。这是由三门峡和小浪底水利枢纽的截留以及“调水调沙”工程引起下游河道侵蚀冲刷的共同作用导致的。由于黄河下游是地上悬河,不可能直接侵蚀岩石基底,这些低εNd物质可能来自当地大汶河等河流的沉积物。近河口沉积物εNd值较高,反映在黄河三角洲先前堆积沉积物的冲刷贡献(图3)。


2 黄河沉积物潜在物源区的Nd同位素组成


3 黄河沉积物Nd同位素沿程变化


黄河沉积物的εNd沿程变化与近几十年来人类活动对其沉积物源汇过程的影响密切相关。在海区黄河沉积物源示踪及Nd同位素端元值选取上,应充分考虑这一因素。强烈人类活动背景下的河流生物地球化学循环也值得进一步关注。

论文第一作者为我院博士后郭玉龙,通讯作者为我院杨守业教授。研究受到国家自然科学基金委(419060474199132441730531)与中国博士后科学基金(2019M651566)的联合资助。

撰稿:郭玉龙

编辑:高小丰


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