粤北石灰岩化学风化过程中的Sr-Nd同位素

摘要

石灰岩化学风化显著控制着其所在流域盆地的河水Sr同位素组成,进而制约全球Sr循环.然而,石灰岩化学风化过程中Sr同位素组成的变化特征及其控制机制的研究报道依旧很少.本文通过报道粤北地区一个典型石灰岩风化剖面的Sr同位素组成变化特征,试图探讨石灰岩化学风化过程中Sr同位素变化的控制机制.结果显示:该剖面上,87Sr/86Sr比值介于0.70979～0.72216之间;自剖面底部到顶部,87Sr/86Sr比值呈现出逐渐增大的趋势;Nd同位素组成比较均一(εNd(t)=-15.0±0.5).研究区的潜在源区(如大气降水、地表水),其87Sr/86Sr比值明显低于该剖面上部的最大值,加之,该剖面的风化产物与典型的中国黄土剖面具有截然不同的Sr-Nd同位素组成,暗示了这些潜在源区的输入不大可能造成该剖面上Sr同位素组成发生显著的变化.该剖面上87Sr/86Sr比值与Sr含量之间呈现显著的负相关性(r=-0.95),暗示粤北石灰岩化学风化过程中Sr同位素的演化受控于碳酸盐矿物与硅酸盐矿物在抗风化强度以及Sr同位素组成方面的显著差异:相对硅酸盐矿物,碳酸盐矿物(如方解石)抗风化强度较弱,于是随着风化作用的进行,原岩中具有较低87Sr/86Sr比值的方解石中的Sr大量迁出剖面,而具有较高87Sr/86Sr比值的硅酸盐矿物中的Sr残留在风化产物中,因此,随着风化强度的增加,风化产物中的87Sr/86Sr比值呈现出逐渐增大的趋势.