地表硅酸盐矿物分解消耗CO2，是重要的碳汇过程。理论上，硅酸盐风化增强可导致全球CO2浓度下降、气候变冷，反过来降低硅酸盐风化强度，这一负反馈过程可能是维持地球宜居性的重要机制。然而，新生代大陆硅酸盐风化强度演化规律及其主控因素仍存在较大争议，关键是长时间的连续的准确的证据匮乏。渭河盆地内保存了自始新世以来相对完整连续的新生代沉积物，盆地南部出露的近2000米的地层，涵盖了古近纪-新近纪-第四纪，是重建东亚大陆新生代硅酸盐风化强度演化的理想材料。
图1 渭河盆地新生代沉积序列、及本研究采样层位
大陆盆地沉积的风化强度信号，容易受到沉积物源变化和沉积过程动力分选等因素影响。长石是上地壳中最常见的硅酸盐矿物，不同种类的长石溶解速率不同。因此，长石矿物种类和含量可用于重建新生代大陆风化强度演化。本研究采用扫描电镜矿物组合定量分析法，相较传统的光学显微镜，可极大提高矿物识别的准确度和效率。该方法不仅可以直接测定长石矿物种类、含量等风化强度信息，还能提供物源和沉积过程相关的重矿组合、轻重矿物比例等数据。
本研究基于扫描电镜获得的沉积物矿物组合，结合区域沉积、地貌分析，系统研究了渭河盆地及周缘地区始新世以来沉积物源变化、源区风化强度演化过程；在高精度年代框架的基础上，基于沉积物长石矿物组合等，获得了渭河盆地46 Ma（百万年，下同）以来矿物组合变化序列。为尽量减少沉积过程和水力分选对长石指标的干扰，研究选用粉砂粒级(5-63微米)的沉积物进行分析。沉积物水力分选指标（HMC, tHMC and SRD）显示，自始新世以来盆地内粉砂级沉积的水力分选过程相对稳定。同时，沉积物成熟度指标（ZTR）及一系列物源相关的矿物对指标（ATi, MZi, GZi, RuZi, POS），指示盆地粉砂级沉积物源以区域混合为主，整体比较稳定。物源指标与长石矿物组合变化未显示相关性，指示长石矿物组合主要反映区域风化强度的变化，受沉积过程、物源变化等影响较小。
图2 渭河盆地新生代沉积物水力分选指标（HMC, tHMC, SRD）、成熟度指标（ZTR）和物源相关的矿物对指标（ATi, MZi, GZi, RuZi, POS）变化
基于渭河盆地粉砂级沉积物长石矿物组合变化，重建了区域化学风化强度的演化序列（图1）。结果表明，渭河盆地流域化学风化强度在始新世为中等，渐新世最强，中新世到上新世相对稳定，而更新世最弱，这与区域粘土矿物比值获得的结果一致（图1a-d）。值得注意的是，尽管全球温度在始新世到渐新世降低，渭河盆地却呈现风化增强的趋势，可能与该时期区域降水增加有关。更新世以来，渭河盆地区域化学风化强度减弱，与东亚其他区域一致。东亚地区晚新生代粉尘通量增加，指示这一时期区域干旱化加剧，这可能是东亚地区风化强度减弱的主要驱动因素。结合全球温度、区域构造活动、气候环境演化历史等，分析认为，降水和温度共同控制新生代区域风化强度演化。
图3渭河盆地新生代沉积物化学风化强度与区域、全球气候环境对比。
a, b, c, 渭河盆地沉积长石比例反映的区域化学风化强度变化；d, 渭河盆地沉积黏土矿物组合反映的区域化学风化强度变化；e, 渭河盆地新生代沉积速率变化；f，西宁盆地、黄土高原、南海新生代沉积物记录的区域化学风化强度变化；h，全球新生代大洋底栖有孔虫氧同位素记录。
这一研究成果近期在国家重要学术刊物Global and Planetary Change发表，公司助理教授张瀚之博士为第一和通讯作者。参加该项研究的还有公司鹿化煜教授，硕士生陈泽宇，博士生吕恒志，赣南师范学院赖文教授，公司地球科学与工程学院李石磊博士、陈骏院士。研究工作得到了国家自然科学基金基金委员会重大项目、创新研究群体项目、面上项目和bevictor伟德官网关键地球物质循环前沿科学中心等联合资助。
Zhang Hanzhi, Lu Huayu, Chen Zeyu, Lai Wen, Lyu Hengzhi, Zhou Yali, Lyu Fan, Li Shilei, Chen Jun，2025. Cenozoic global temperature and regional humidity changes jointly drove the silicate weathering evolution: A record from the Weihe Basin in Central China. Global and Planetary Change, 250, 104805. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.104805.