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任沼錡,June 15, 2023
硅酸盐岩风化被认为通过消耗大气CO2的负反馈机制，从而来维持长时间地质时间尺度（百万年尺度）上地表的宜居温度，而碳酸盐风化没有这个功能，因为碳酸盐溶解过程消耗得所有CO2又通过海洋中相对快速的碳酸盐沉积而返回大气，碳酸盐风化主要是用来调节全球碳循环和气候变化，因此，如何有效示踪大陆风化是地表研究的重要科学问题之一。
Rb作为中等不相容元素，壳幔分异过程中，铷在结晶分异后期进入岩石，使大陆地壳的铷含量远高于地球其它圈层，有利于铷同位素示踪化学风化研究工作的开展。前人测量了华南佛冈花岗岩风化剖面和附近河流的Rb同位素组成，发现剖面Rb同位素组成发生明显的分馏，化学风化导致重Rb在土壤中富集，河水的中δ87Rb值比残余土轻，高岭石的吸附解吸过程是剖面Rb同位素分馏的主要原因。玄武岩是组成地壳的重要岩石类型，并且玄武岩极易遭受风化，其风化对地表元素循环有重要影响。我们选择中国广东湛江玄武岩风化形成的砖红壤，分析剖面的新鲜玄武岩，半风化玄武岩和土壤样品的Rb含量和同位素组成，并且利用连续提取实验，分析了剖面不同存在形式的Rb。
不同层位Rb同位素与风化指标等结果
用风化指标MWPI来表示风化程度，自下而上剖面，风化程度逐渐增强，F代表元素相对原岩的残余量，通过MWPI与f的正相关关系，风化导致剖面Rb大量迁移。剖面Rb同位素组成在 -0.20到0.60之间，发生明显的Rb同位素分馏。这种元素的迁移与分馏可能受多种因素影响，包括外源输入（大气尘降和降雨）以及内部因素（如原生矿物的分解，次生矿物的吸附和解吸附，pH值的变化以及生物活动等），后续对这些因素分别进行了讨论。
讨论之后建立了一个模型来研究Rb同位素组成和Rb迁移量之间的关系。首先风化过程会导致矿物溶解，Rb会被释放出来，这些释放出来的Rb，一部分会被次生矿物吸附，结合进入二次矿物，一部分被水带走。风化作用不是很强的阶段为第一阶段，在淋溶作用下，轻的Rb不断的被流体带走，重的Rb吸附在粘土矿物上，从而导致风化产物偏重，这是一个瑞利分馏的过程，其分馏系数为-0.57；随着风化程度增加，进入第二阶段是一个两端元的混合过程，一个端元为残余相部分的Rb，一个端元为吸附在黏土矿物上的交换态的Rb，随着风化作用的逐渐增强，被吸附在黏土矿物上Rb会发生解吸附，交换态端元的Rb逐渐变少，Rb同位素值也逐渐变小，最后趋近于残余相的Rb同位素值，通过计算交换态的Rb同位素组成为0.44‰，为了这个模型的可靠性，后期还会做其他实验印证。
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