12月9日，土地工程學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature Communications》發(fā)表題為“Kisotopes trace temporal silicate weathering intensity” 的最新研究成果。長(zhǎng)安大學(xué)為論文第一完成單位，土地工程學(xué)院茍龍飛副教授為第一作者，我校外聘導(dǎo)師、中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所金章東研究員為通訊作者。

全球一級(jí)碳循環(huán)的大陸風(fēng)化領(lǐng)域有兩個(gè)著名的百萬(wàn)尺度地球體溫調(diào)節(jié)假說(shuō)：一個(gè)稱(chēng)之為“恒溫器假說(shuō)（Thermostat）”，認(rèn)為氣候本身控制硅酸鹽巖風(fēng)化，高溫時(shí)風(fēng)化快（耗CO₂降溫），低溫時(shí)風(fēng)化慢（攢CO₂升溫），即地球自帶“空調(diào)”；另一個(gè)是“構(gòu)造驅(qū)動(dòng)假說(shuō)（Tectonic Driver）”，認(rèn)為造山運(yùn)動(dòng)暴露出新鮮巖石，加速硅酸鹽巖風(fēng)化，消耗大氣CO₂，從而讓地球變冷，造成新生代趨冷下的多期次冷事件，兩大假說(shuō)長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議。

圖1 溶解、吸附及次生礦物造成對(duì)鉀同位素的分餾

為了解決上述爭(zhēng)議悖論，茍龍飛副教授與金章東研究員立足黃土科學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合德國(guó)美因茨大學(xué)Philip Pogge von Strandmann教授、英國(guó)倫敦學(xué)院大學(xué)David J. Wilson教授、法國(guó)巖石地球化學(xué)研究所Albert Galy教授等知名學(xué)者組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，共同聚焦黃土化學(xué)風(fēng)化，因?yàn)轱L(fēng)成黃土天然具有十分均一的地球化學(xué)和礦物學(xué)組成，可以代表上地殼平均組成，且黃土高原地區(qū)冬夏溫度和降水劇烈的反差，是示蹤風(fēng)化響應(yīng)氣候的天然實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。

河水鉀同位素示蹤流域硅酸鹽巖風(fēng)化強(qiáng)度

研究表明，河水中的溶解態(tài)的K不僅主要來(lái)自于硅酸鹽巖風(fēng)化，還首次在季節(jié)尺度上發(fā)現(xiàn)巨大的鉀同位素分餾，由此打通了河水δ?1K用以示蹤空間上和季節(jié)上的硅酸鹽巖風(fēng)化強(qiáng)度的鏈條。后續(xù)可能可以通過(guò)海洋粘土礦物的K同位素對(duì)地球歷史上不同時(shí)期的硅酸鹽巖風(fēng)化強(qiáng)度進(jìn)行重建，進(jìn)而理解地球是如何通過(guò)化學(xué)風(fēng)化的調(diào)節(jié)為我們提供了一個(gè)恒溫、恒壓、恒氧、恒大氣碳的“完美溫室”。海洋鉀同位素變化也可以完全由化學(xué)風(fēng)化來(lái)解釋?zhuān)瑫r(shí)解決了化學(xué)風(fēng)化的示蹤和海洋鉀同位素的變化難以解釋兩大難題。

該項(xiàng)創(chuàng)新研究成果受到國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體、黃土科學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)項(xiàng)目等資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67085-w

（審稿：趙永華  網(wǎng)絡(luò)編輯：和燕）