2021年1月29日，国际著名地学杂志《地球与行星科学通信》（Earth and Planetary Science Letters, EPSL）以Clay Li and Nd isotopes response to hydroclimate changes in the Changjiang (Yangtze) basin over the past 14,000 years为题发表了我院博士后杨承帆和合作者的研究成果。
化学风化被认为是表生过程元素生物地球化学循环的重要环节，也是地球气候系统自我调节的重要手段，然而，在大河流域化学风化是否能及时响应气候变化仍存在争议。本研究选取长江口CM97钻孔沉积物粘土粒级为研究对象，对末次冰消期晚期以来（~ 14 ka）长江流域粘土粒级锂同位素组成进行研究，试图揭示化学风化是如何响应气候变化的。
CM97岩芯粘土粒级沉积物δ7Li变化范围为-2.5‰至-1.1‰之间，而εNd值在-12.7至-11.9之间变化（图1）。粘土粒级钕同位素组成结果表明CM97钻孔沉积物主要来源于流域内部，且在2-14 ka间物源相对稳定，并未受到原地沉积环境的影响，而两千年以来中游流域细粒级沉积物贡献增多；我们推断粘土级锂同位素组成的变化主要指示长江流域的风化强度变化，并且几乎不受矿物学分选，岩性和早期成岩作用的影响。通过对黏土粒级Li-Nd同位素及气候指标的对比发现（图1），新仙女木时期，温度变冷导致中下游流域硅酸盐风化强度降低，黏土矿物形成减少，黏土粒级锂同位素值偏正（~1.4‰）；在11-2 ka，气候波动较为平缓，较小的风化强度变化导致了Li同位素组成的微弱变化；在过去的两千年内，同位素的波动可能更适合用沉积物源的变化来解释，这可能是由于下中流域人类活动的加剧引起的。总之，这项研究支持了大型流域的硅酸盐风化对千年时间尺度上水文气候变化的快速响应。另外，该成果也为第四纪大陆范围的锂同位素分馏提供了新的见解。
图1 （A）CM97钻孔粘土粒级Li同位素组成、（B）CM97钻孔高岭石/伊利石含量比值（Wang and Yang, 2013）、（C）CM97钻孔粘土粒级Nd同位素组成、（D）青藏高原东南缘天彩湖七月平均温度（Zhang et al., 2017）、（E）大九湖泥煤中支链脂肪醇（BAN5）反演中游地区古温度变化（Huang et al., 2013）
文章的第一和通讯作者为我院博士后杨承帆，合作者包括我院杨守业教授和法国索邦大学Nathalie Vigier教授等。该项研究得到国家自然科学基金（41730531, 41991324）、法国国家科研署（ANR-15-CE31-0013），以及上海市“巽他陆架大洋钻探一带一路国际联合实验室”（资助号：18230750600）项目的资助。
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X21000522
撰稿：杨承帆
编辑：高小丰