化学风化是地球表面元素循环的关键过程，不仅影响大气CO2浓度，还调控着海洋化学与生态系统营养供给。镁（Mg）作为地壳中重要的碱土金属元素，其同位素组成（δ26Mg）已成为示踪化学风化过程的有力工具。然而，水文条件（如极端降雨、径流变化）对河流δ26Mg的影响一直存在争议。尤其是在全球变暖背景下，极端天气事件频发，其对地表物质迁移与同位素分馏的影响亟待厘清。青藏高原作为全球构造活动最强烈的区域之一，其化学风化过程对水文变化极为敏感，是研究这一过程的天然实验室。

基于此，我室金章东研究员团队以青藏高原东缘的岷江上游为研究对象，在镇江关水文站进行了为期一整年的高频采样（每周一次），共获取56组河水及悬浮颗粒物（SPM）样品。研究区主要受季风气候影响，80%的降雨集中在5月至9月。采样期间共发生了6次暴雨事件，导致河水流量（Qw）与悬浮物浓度（SSC）急剧上升，分别达到非季风期的7~14倍和10~40倍，为研究极端水文事件对化学风化的影响提供了理想条件。

通过系统分析河水的δ26Mg值、Sr同位素（87Sr/86Sr）、离子浓度及SPM的矿物组成，结果发现：岷江上游河水δ26Mg值在–1.20‰至–1.00‰之间波动，变化幅度达0.20‰。非季风期δ26Mg较低，而季风期尤其是暴雨事件期间显著升高。在6次暴雨事件中，δ26Mg值随Qw与SSC同步上升，瞬时最高达–1.00‰（图1）。这表明在高悬浮物浓度下，水体与颗粒物之间的相互作用显著增强了Mg同位素分馏。排除岩性、次生矿物形成（如粘土与碳酸盐沉淀）的影响之后，研究指出：暴雨期间骤增的粘土矿物（如蛭石、蒙脱石）通过Mg2+–Na+交换过程，优先吸附碳酸盐岩溶解产生的轻Mg同位素（26Mg），导致河水中δ26Mg瞬时升高（图2）。此外，停留时间较长、δ26Mg较高的土壤孔隙水也可能通过暴雨事件向河流贡献了重Mg同位素（26Mg）。结合同处青藏高原构造活跃区的怒江与金沙江的季节性河水Mg-Sr同位素数据，发现δ26Mg与径流、物理侵蚀率呈显著正相关，进一步证实了季风性水文通过矿物溶解与次生矿物沉淀平衡、矿物差异风化和吸附-解吸等过程对河流δ26Mg的控制作用。而Sr同位素则与径流没有相关性，其变化主要受岩性控制。本研究首次系统揭示了季风期水文过程可通过调控吸附-解吸主导构造活跃区河流δ26Mg的季节性变化，对深入认识大陆风化过程和地表Mg循环具有重要意义。

上述研究成果于2025年10月发表在国际地球化学期刊Geochimica et Cosmochimica Acta上。中国科学院地球环境研究所徐阳博士为第一作者，金章东研究员为通信作者。该研究得到国家自然科学基金委创新群体项目、中国博士后科学基金等联合资助。

Yang Xu, Zhangdong Jin*, Fei Zhang, Long-Fei Gou, Chenzi Li, Chenyang Jin, Li Deng. Monsoonally hydrological control on seasonally riverine magnesium isotopes in the tectonically-active Tibetan Plateau. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2025，https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.10.012.

图1 岷江上游镇江关水文站河水Mg2+浓度与通量、δ26Mg值与87Sr/86Sr变化，E1至E6代表6次暴雨事件

图2 季风前期、暴雨期间和季风后期岷江上游季风性水文驱动的河流Mg同位素变化示意图，显示了碳酸盐岩风化来源的24Mg的粘土吸附和解吸过程。