利用大型水系的稳定锶、硼和钼同位素体系研究其在化学风化过程中的分馏机制及限定其向海洋的输出通量

The stable Sr, B and Mo isptopes in the large rivers are the key for the understanding of the mechanism for the fractionation of these isotopic systematics during chemical weathering, and to constrain their budgets to ocean.The Pearl River and the Changjiang River, in which chemical weathering intensity is fairy intensive, are selected for study. We will carry on time-series observations with time interval of about one month in Guiping and Boluo Stations of the Pearl River and Badong and Datong Stations of the Changjiang River. The stable Sr, B and Mo isotopes, as well as some related elemental and isotopic compositions of both the river water and the suspended materials will be measured.The seasonal and interannual variations of these isotopic compositions and their response to climatic and environmental changes, and the interaction of these isotopic systematics between the river water and the suspended materials will be discussed. The results will be helpful for a better understanding for the influence of chemical weathering on the fractionation of these isotopic systematics under different climatic and environmental conditions and different geological backgrounds.This will benefit the studies on the mechenism for the fractionation of stable Sr, B and Mo isotopes during chemical weathering, and help to constrain the stable Sr,B and Mo isotopic budgets of the Pearl River and the Changjiang River to oceans, which are the important evidences for constraining the evolution of stable Sr, B and Mo isotopes in the ocean.

大型水系的稳定Sr-B-Mo同位素组成对了解这些同位素体系在化学风化过程中的分馏机制和向海洋输出通量有重要意义。本申请项目拟对我国流域化学风化程度较高的大型水系珠江和长江开展研究，分别选定珠江水系的桂平、博罗和长江水系的巴东、大通站，开展持续的观测和采样，了解河水及其携带的悬浮物的稳定Sr-B-Mo同位素组成和相关化学组成的季节、年际变化和对气候环境因素变化的响应，以及水体和悬浮物之间的稳定Sr-B-Mo同位素交换。此项研究可以更深入认识不同气候环境条件下和不同流域地质条件下化学风化过程对这些同位素体系的影响，有助于更准确把握化学风化过程中这些同位素体系分馏的特征和控制机制，同时能更准确地估算出这两个大型水系向海洋输出的稳定Sr-B-Mo同位素通量，为更好限定海水中这些同位素组成的演变提供重要证据。

陆壳化学风化控制陆地向海洋输出的溶解物质的同位素组成，调控着海洋与陆地同位素组成梯度，因此了解化学风化过程对同位素组成分馏的控制机制，限定特定同位素体系陆地向海洋的输出通量是了解海洋中相关同位素体系演变的重要基础。本项目围绕稳定Sr-B-Mo同位素体系开展研究，在珠江水系和长江水系的代表性河段，以及华南强风化区的地下水进行定点的时间序列观测。经过长达4年时间间隔为一个月的连续观测，获取了这些同位素组成在不同河段和地下水的变化时间序列。结果显示，河水中Mo同位素组成的变化主要受流域化学风化程度的影响，化学风化程度弱的水系（如黄河）具有较高的Mo含量和较低的δ98/95Mo组成，而化学风化程度较强的水系（如珠江）具有较低的Mo含量和较高的δ98/95Mo组成；结合花岗岩风化壳的Mo同位素组成研究进一步发现，化学风化过程中Fe氧化物选择性吸附具偏低δ98/95Mo组成的Mo是造成Mo同位素分馏以及河水Mo同位素组成变化的主要原因；而在受到人类活动影响明显的珠江水系的流溪河，Mo同位素组成存在明显的空间差异，主要受自然风化输入和和类活动输入的贡献差异造成。珠江水系的硼同位素组成显示明显的季节性波动，δ11B和1/B之间存在明显的线性关系，可能受控于流域化学风化强度的季节性差异。了解化学风化过程对相关同位素组成变化的控制作用有助于更好认识地表过程中相关同位素体系的变化特征与控制机制，对更准确限定其由陆地向海洋输出的通量具有重要科学意义，同时了解化学风化过程中相关同位素组成的变化，可以更加准确限定自然过程向水系的输出，有助于准确区分水系中值得关注的元素的更大程度上来源和人为输入来源，对水系中金属污染物的精确控制和治理提供理论依据。