日前，南京大學地球科學與工程學院陳駿院士和李偉強教授團隊在大陸風化領域取得突破性進展，研究成果以“K isotopes as a tracer for continental weathering and geological K cycling”為題，2019年4月15日在線發表於國際一流綜合性學術期刊《美國科學院院報》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)。
大陸硅酸鹽風化在百萬年的長時間尺度上持續地從大氣中移除二氧化碳，因此被認為是地質碳循環的重要組成部分。因此定量地質歷史上的硅酸鹽風化過程具有重要的意義。然而幾十年來，地球科學家們探索的測量方法一直難以準確估計硅酸鹽風化過程。直接測量沉積物得到風化指標（比如化學風化指數CIA）往往具有侷限性很難指示全球平均風化狀態，唯有古海水溶質的化學指標可以通過反應大陸河流輸入的化學信號變化來重建過去大陸硅酸鹽風化的變化。然而，現有的溶質風化指標，或受到碳酸鹽或有機碳風化的干擾(比如Mg，Ca，Os和Sr同位素），或者與風化強度關係複雜（比如Li同位素）。通過測量中國大陸的主要河流，該團隊發現河流溶解質的K同位素組成與大陸風化強度負相關，可以用於指示大陸風化強度,因此填補了大陸風化領域的一個重要空白。在此基礎上，結合現代大陸平均風化強度和K同位素-風化強度轉化函數，該團隊估計大陸河流的平均的K同位素組成為-0.22±0.04‰。這進一步為現代K循環通量的估計提供了重要的信息，通過蒙特卡洛計算，該團隊顯著降低了現代地質K循環通量估計中的不確定性 (圖1)。
K是元素週期表第一主族元素中唯一具有多個穩定同位素的主量元素，參與了眾多自然過程，其同位素比值變化在最近幾年成為國際研究的熱點。當前有美國哈佛大學、普林斯頓大學、華盛頓大學等多個研究團隊在這個領域進行研究，競爭激烈。李偉強教授從2014年回國工作起，對K同位素地球化學開始獨立探索，並在2016年幾乎與哈佛大學Jacobsen團隊同時發表了針對地質樣品的高精度分析方法，而後在K同位素生物分餾效應、礦物分餾效應等多個方向展開探索並發表論文。此次李偉強教授與陳駿院士領導的表生地球化學研究團隊合作，將K同位素成功應用於大陸風化研究和全球K循環研究並取得重大進展，標誌著南京大學K同位素研究水平進入國際第一梯隊。
博士生李石磊為論文第一作者，李偉強教授是論文的通訊作者，其他合著作者有：南京大學表生地球化學教育部重點實驗室的陳駿院士和陳暘副教授，美國哥倫比亞大學Maureen E.Raymo院士和威斯康辛大學-麥迪遜分校的Brian L. Beard 教授。 南京大學表生地球化學教育部重點實驗室為第一署名單位，內生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室為通訊單位。本研究工作得到了陳駿院士和Maureen E.Raymo院士的指導。該工作得到了南京大學引進人才啟動經費，和國家自然科學基金（41730101，41622301）等項目支持。
論文鏈接：
https://www.pnas.org/content/early/2019/04/11/1811282116
（來源：南京大學地球科學與工程學院 科學技術處）
閱讀更多 量子之聲 的文章
