近日，国际知名地学期刊《Quaternary Science Reviews》以“Evidence from Mg isotopes indicating reverse weathering as a significant Mg sink in Tibetan Plateau lakes”为题，发表了海洋与地球科学学院胡忠亚副研究员和合作者的最新成果——用镁同位素方法量化青藏高原腹地封闭湖盆中的反风化镁通量，示踪高原地区镁循环，为进一步评估高原隆升及大陆风化作用对碳循环和古气候的影响提供了新思路。
大量边缘海地区的案例研究表明，海洋反风化作用除了受大气及海洋温度控制之外，与陆源风化输入通量的变化也紧密相关。大陆风化增强，溶解物质入海通量增加，会导致海水碱度升高，促进反风化作用。长江，从青藏高原地区带来大量的风化物质，输送至长江口-东海大陆架地区。在东亚大陆“源-汇”过程协同演化的思路指导下，该研究成员团队深入青藏高原腹地，采集了河水、湖水和古湖泊沉积物，开展关键金属元素循环研究。
结果显示：河水镁同位素值变幅超过~1.5‰，从-2.00‰到-0.60‰；与河水相比，高原封闭湖盆内水体具有相对较高的δ26Mg值，但Mg/Na、Al/Na和Si/Na值较低。元素及同位素数值模拟分析结果显示，在这些封闭湖盆内，自生矿物消耗了90%由河流带入湖盆的镁元素，矿物与水体之间的镁同位素分馏大约是-0.09‰到-0.06‰之间（图1）。综合当前对镁同位素分馏机理的认识及同位素质量平衡计算结果，该研究提出这些自生矿物主要是含镁碳酸盐岩和自生粘土矿物，其中自生粘土矿物消耗的镁占总汇的80%，相当于河流输入湖盆镁通量的70%。为了验证数值模拟结果，团队对古湖泊沉积物开展了系统的矿物学研究，结果表明：封闭湖盆的沉积物中，富镁碳酸盐岩与大量含镁自生粘土矿物紧密共生。
该研究的结果暗示：高原腹地强烈的反风化作用会释放大量的二氧化碳，平衡风化碳消耗；末次冰期以来，全球尺度上湖泊面积大幅度扩张，湖泊反风化作用释放的二氧化碳可能在一定程度上抵消了在温度升高背景下风化增强所消耗的碳。
图:高原腹地封闭湖盆内自生粘土矿物和含镁碳酸盐矿物沉积作用对镁循环的影响
论文第一作者和通讯作者是我院胡忠亚副研究员，杨守业教授为共同通讯作者。合作者包括我院苏妮副教授、Simon V. Hohl副教授，以及柏林自由大学Marc Weynell博士、成都理工大学韩中副研究员和中山大学文一雄副教授。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.109138