河水鎂同位素（δ26Mg）被認為是示蹤大陸碳酸鹽巖風化的潛在指標。然而，河水δ26Mg變化及其分餾作用的受控因素還存在許多爭議，需要更多野外觀測數據來驗證其示蹤碳酸鹽巖風化的穩健性和普遍性。鑒于高侵蝕風化為特征的構造活躍區是驗證“構造-風化-氣候”假說的天然實驗室，中國科學院地球環境研究所金章東研究團隊通過對青藏高原東緣金沙江上游流域，開展高分辨率（每周一次）河水樣品δ26Mg的季節性變化示蹤研究，發現河水δ26Mg對季風氣候下不同水文過程具有敏感的響應，進而提出水文調控河水δ26Mg季節性變化的新觀點。

研究顯示，2021年石鼓水文站點控制的金沙江上游流域內河水δ26Mg在–1.02‰至–0.83‰之間變化，其河水Mg2+由碳酸鹽巖風化主導，其次為蒸發鹽巖溶解。然而，基于保守混合方程表明不同巖石端元的保守混合無法完全解釋河水δ26Mg的變化，其δ26Mg實測值相對于保守混合的理論值系統正偏，偏離的程度高達0.51‰。考慮到次生碳酸鹽沉淀時優先利用輕的24Mg進而導致河水δ26Mg的正偏（圖1），以及δ26Mg實測值偏離理論值的幅度與河水徑流量的負相關關系（圖2），研究團隊提出了河水δ26Mg的變化主要受到與水文過程相關的次生碳酸鹽沉淀控制。具體機制而言，在季風降雨的高徑流量期間，較短的水巖反應時間減少了Mg同位素分餾，導致河水δ26Mg的低值；而在干旱和少雨的低徑流量期間，較長的水巖反應時間增加了Mg同位素分餾，導致河水δ26Mg的高值。這項研究為理解水文條件對河水δ26Mg變化提供了新見解。

上述研究成果近期發表在地球化學領域期刊《Chemical Geology》上。中國科學院地球環境研究所博士研究生李臣子為第一作者，金章東研究員為通訊作者。該項工作得到國家自然科學基金創新研究群體項目和黃土科學全國重點實驗室聯合資助。

Li C Z, Jin Z D*, Gou L-F, Xu Y, Deng L. 2025. Hydrological regulation of seasonal Mg isotopic variation in the upper Jinsha River draining the eastern Tibetan Plateau. Chemical Geology, 684: 122773.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254125001639#ab0010

圖1 河水Ca/Mg與δ26Mg實測值的關系

圖2 δ26Mg實測值偏離理論值的幅度與河水徑流量的關系