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中国西部现代风化过程与碳循环


研究目标: 通过对青藏高原及其周边流域雨水、地表水、河流沉积物及风化壳物质的化学和矿物学组成、U系和宇宙成因核素分布、以及多种稳定同位素组成及其变化规律的研究,从剖面和流域两个尺度认识不同地形地貌、不同气候带以及不同植被覆盖条件下的物理剥蚀和化学风化及其速率,揭示大地构造和气候控制下地表关键带(或风化壳)形成过程中的物理-化学-生物协同作用机制,为建立全球气候变化与大陆风化的相互作用理论和模型提供科学基础,为新生代风化指标记录的解释和剥蚀风化与气候变化的关系和机制的理解提供现代过程依据。

研究内容:根据课题研究目标,拟开展以下四个方面的研究工作。

    1、青藏高原及其周边流域化学风化及其CO2消耗速率研究 这项内容包括两项研究工作:一是大气沉降物的地球化学研究;二是地表水(河水和泉水)地球化学研究。 利用我国现有青藏高原大气监测站的条件(如中国科学院青藏高原研究所),在部分地区采集代表性(根据青藏高原气候特征布置时间和空间上的采样计划)大气干湿沉降,主要对其进行化学组成和课题有关部分同位素(Sr,S)组成进行分析,为分析讨论大气沉降对流域物质循环贡献提供依据。 对青藏高原地表水地球化学研究,主要采集青藏高原主要河流(金沙江、澜沧江、怒江、代表性盆地、及黄河上游干流、支流、溪流)河水和泉水样品,分析其化学组成和同位素(87Sr/86Sr、d7Li、d11B、d30Si、d13C、d34S)组成,估算青藏高原及其东部周边流域的化学侵蚀速率,分析青藏高原及其东部周边地区现代化学风化特征、风化速率及其与区域气候、地形地貌、地质和生态之间的定性关系。

     2、青藏高原及其周边流域物理风化及其速率研究采集河水样品的同时,采集河水悬浮物、河床沉积物和河流阶地沉积物进行矿物学、主量和微量元素化学、U系和核素(10Be、26Al、36Cl)含量和组成分析,主要探讨流域物理风化强度和流域物理侵蚀速率,并分析物理风化与化学风化之间的关系和分析风化强度和速率与流域地形地貌之间的关系。

     3、风化壳或关键带(Critical Zone)形成和演化研究在青藏高原东部采集不同植被覆盖岩石(以便对比,将主要采集花岗岩风化剖面)风化壳和土壤剖面进行矿物学、元素地球化学(主量和微量元素)、稳定同位素(7Li、11B、30Si、13C、34S、15N、87Sr/86Sr)组成及U系和核素(10Be、26Al、36Cl)含量和组成分析,拟解决以下几个问题:(1)风化壳矿物组成与次生矿物成因和组合变化以及风化强度;(2)风化壳化学组成变化、元素迁移和化学风化;(3)风化壳年龄和形成速率;(4)风化壳形成的生物作用。

    4、不同时间尺度青藏高原剥蚀风化速率研究 河流阶地和山前盆地沉积记录的矿物学、U系和核素含量与组成分析利用河流阶地和山前盆地堆积的矿物学、元素地球化学、同位素组成(如Sr和Nd)记录以及U系和宇宙成因核素活度与组成记录,从现在(上述河水和河流沉积物等研究)、数千年(U系同位素)和数万年(U系)以及数十万年(10Be、26Al)几个尺度研究过去青藏高原的物理剥蚀速率,讨论其与过去全球气候变化之间的关系。其中重点研究近100年来代表性封闭湖泊记录的全球变暖对剥蚀风化的影响研究。

经费比例:29%

承担单位:中国科学院地质与地球物理研究所(第一承担单位)、天津师范大学、中国科学院地球化学研究所、中国科学院青藏高原研究所

课题负责人:徐志方

参加人员: 赵志琦、刘忠方、候居峙、李军、Benjamin Chetelat

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