2018年10月26日，国际著名地学杂志《Earth and Planetary Science Letters》以“Small dynamic mountainous rivers in Taiwan exhibit large sedimentary geochemical and provenance heterogeneity over multi-spatial scales”为题在线发表了我院杨守业教授团队的研究成果。
由于受到活跃构造活动和频繁台风侵袭的影响，台湾岛河流以极快速的风化剥蚀、沉积物搬运和有机碳埋藏为特征。这种独特的“从源到汇”过程引起了学术界的广泛关注。在多数研究中，河口沉积物被认为蕴含着整个流域的地质信息。然而，依据团队的野外观测，台湾山溪性小流域内部存在明显的沉积物组成不均一性（图1），因此单一样品的流域代表性值得商榷。为了揭示山溪性河流的沉积地球化学不均一性，本研究将台湾西部的浊水溪和台湾东部的立雾溪作为研究对象，在干流和支流站位采集了不同沉积特性的样品，并开展元素和Sr-Nd同位素地球化学分析。
通过利用一系列定性和定量的物源分析工具，包括：元素和同位素比值、主成分分析以及基于蒙特卡洛模拟的Sr-Nd同位素混合模型等，结果揭示出，台湾山溪性小河流存在显著的站位内、流域内和流域间的沉积地球化学以及物源的不均一性（图2）。结合原位的水文观测数据，本研究提出快速转换的沉积物搬运模式是导致山溪性小河流呈现极强不均一性的主要原因。这意味着在不同事件（台风/风暴）中被搬运的沉积物携带有不同的源区信息，并可能随机停留于不同站位甚至相同站位，进而导致了不同空间尺度上的沉积地球化学不均一性。本研究对于山溪性小河流“从源到汇”过程的新认识挑战了河流沉积地球化学领域的常见假设“Let nature do the averaging”，并提出今后基于碎屑沉积物的表生过程研究都需要考虑到山溪性小河流的不均一特性以及由此引起的样品代表性偏差。
图1 台湾河流沉积物的空间不均一性（粒径、颜色和沉积位置等）
图2 台湾河流沉积物及潜在源区基岩的Sr-Nd同位素图解（含文献数据）
文章的第一作者为我院博士研究生邓凯，通讯作者为杨守业教授。该项研究得到国家自然科学基金（41730531, 41776062），“海洋地质过程与环境”专项（U1606401）和“全球变化与海气相互作用”专项（GASI-GEOGE-03）等项目的联合资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.10.012