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吕炜昕,July 13, 2022
化学风化是重要的低温地球化学过程，是岩石圈、水圈、生物圈和大气相互作用的关键形式。大陆风化不仅能改变高山地形的侵蚀速率，影响水圈的化学演化和海洋沉积物的组成，制约陆地生态系统的演化和发展，同时也能影响全球碳循环，通过从大气中去除二氧化碳从而调节全球气候。此外，这些低温地球化学过程可能比高温岩浆演化过程产生更大的稳定同位素分馏，并最终导致不同同位素储库的形成。
重建大陆风化需要稳定且灵敏的地球化学指标，Li、Nd、K等同位素已被广泛应用到指示大陆风化中。Liu et al. (2013) 对中新世哥伦比亚河玄武岩上发育的两个的风化剖面进行了矿物学、化学成分及Li、Nd同位素研究。研究表明，淋滤、次生矿物形成和风尘添加是控制铝土矿成分的主要过程。相较于新鲜玄武岩，风化剖面Li、Nd强烈亏损，且向表层呈系统增加趋势，其同位素值向表层系统减小。Li和Nd可能通过淋滤从铝土矿中丢失。 Li、Nd和石英的系统性富集，以及两个剖面顶部较低的放射性Nd同位素组成，反映了土壤中加入了20-60 wt.%的风尘成分。这项工作显示，Li浓度及其同位素组成可以作为化学风化的敏感示踪剂，尤其是在传统的风化强度指标（如CIA）无法区分不同程度风化的极端条件下。相较于Nd同位素，Li同位素不仅能够溯源，还能对于风尘输入等风化过程提供一定制约。Chen et al. (2020) 对同一剖面的K同位素进行了研究。研究表明，风尘沉积和次生矿物的形成控制了风化剖面的K同位素组成。新鲜玄武岩和风尘的K同位素变化有限，接近BSE值。由于强烈的化学风化作用，风化剖面出现了强烈的K亏损 (>99%) 和K同位素分馏(δ41K高达0.5‰)。剖面顶部K丢失较少，δ41K值与新鲜玄武岩和风尘接近，这与风尘在剖面顶部的添加有关。而风化产物重K同位素普遍亏损，与河流、海水中观测到的K同位素组成偏重一致。这项工作显示，K浓度及其同位素组成同样是化学风化的敏感示踪剂，可以作为地球历史上良好的风化指标。
https://doi.org/10.1016/j.gca.2013.03.043https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116192
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