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随着人类发展,化石燃料的大量使用,CO2等温室性气体浓度的急剧上升,导致气候变暖等一系列环境问题,为全球生态系统带来了极大的负面效应。因此认清碳循环,查明碳的源汇,明确自然和人为贡献在全球气候变化中的比例是极其必要的。在地质时间尺度上,全球碳循环的两个最主要环节是:1)构造运动(火山运动、造山运动以及洋壳运动)向大气释放CO2;2)大陆岩石风化消耗大气CO2。因此,碳循环与岩石化学风化之间的定量关系是全球碳循环研究中的重要内容。 流域岩石风化侵蚀过程作为全球碳循环的重要环节之一,特别是硅酸盐岩化学风化过程消耗大气CO2,是在地质时间尺度上调节大气CO2浓度,并维持全球气候(温度)相对稳定的重要机制。岩石化学风化控制因素以及风化过程中其他酸性介质(如硫酸、硝酸、有机酸等)参与的影响是长期以来备受争议的问题,许多研究对大江大河流域岩石风化进行了分析,但是对于单一岩性小流域的研究还比较缺乏。本工作在对我国四川盆地西缘的流沙河小流域河流水化学组成研究的基础上,分析辨识了河流水体主要物质来源,评估了岩石风化和碳循环过程中的硫酸的参与作用,对流沙河流域岩石风化速率及大气CO2消耗通量进行了估算。另外,对流沙河小流域丰、枯水期的岩石风化速率进行对比研究,探讨了流域岩石化学风化的主要影响因素。 研究结果表明,流沙河小流域河流主离子组成主要来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩风化,并且碳酸盐矿物风化物质贡献在大部分河流中达到80%以上。流域总的岩石化学风化速率在丰水期和枯水期平均值分别为164t/(km2·a)和10.7t/(km2·a);流域内硅酸盐风化对大气CO2消耗速率在丰水期平均值为241×103mol C/(km2·a)、枯水期平均值为12.7×103mol C/(km2·a)。发现硫酸广泛参与了该地区岩石的化学风化过程,计算结果表明,如果考虑硫酸参与岩石风化,流域岩石化学风化对大气CO2的消耗速率在丰水期为1625×103mol C/(km2·a);枯水期为109×103mol C/(km2·a);而在不考虑硫酸参与作用下流域CO2的总消耗量在丰水期为1839×103mol/(km2·a);枯水期为122×103mol/(km2·a)。因此硫酸的参与导致研究区岩石风化消耗CO2的量在丰水期和枯水期分别高估了13%和12%以上。流域内绝大部分河流的风化速率变化趋势主要受到碳酸盐矿物分布比例控制,仅有少数上游地区硅酸盐岩为主的河流岩石风化速率受硅酸盐岩控制,影响流域岩石风化的气候因素主要是温度和降雨量。而海拔和坡度等地形因素可能是通过影响流域的降水和温度或物理剥蚀速率与水岩接触面积、时间等,从而影响岩石化学风化速率。人类活动一定程度上对流域风化有加速作用。