近日，我所科研团队在Pb同位素示踪东亚风尘控制机制研究中取得重要进展。研究团队基于中俄日本海联合调查航次在大和隆起获取的沉积岩心，并与中国黄土记录和西太平洋风尘沉积记录进行对比研究，发现日本海风尘Pb同位素组成与东亚内陆黄土呈现不同的变化模式，提出源岩矿物不同步风化和搬运分选双重控制Pb同位素分异的观点。论文以"Contrasting Mechanisms Controlling Pb Isotopes of Dust in Inland and Marine Archives"为题，发表于地学领域NI指数期刊《Geophysical Research Letters》。论文第一作者为我所博士研究生豆汝席，通讯作者为邹建军研究员和石学法研究员，合作者有南京大学邹欣庆教授团队和俄罗斯科学院远东分院太平洋海洋研究所Sergey Gorbarenko教授团队。

放射性成因Pb同位素广泛应用于全球风尘示踪研究。风尘搬运过程中的粒径分选和矿物组成变化会显著改变Pb同位素信号，这一效应制约了其作为风尘示踪指标的可靠性。当前东亚乃至全球风尘Pb同位素示踪研究普遍依赖同位素数据的直接对比，缺少对化学风化和搬运分选过程中的矿物分异的关注。

该研究通过对位于日本海中部大和隆起上的LV53-19沉积岩心开展系统的粒度分级研究（<2 μm、2-16 μm、16-30 μm和30-63 μm），并结合Pb-Nd同位素与元素地球化学数据，确认末次冰期（26-12 ka BP）日本海中部碎屑沉积物存在大量东亚冬季风搬运的风尘沉积。研究进一步发现，不同粒径组分的Pb同位素组成呈现随粒径增大而放射性降低的趋势，这一趋势与内陆黄土记录相反。为阐明这一差异，研究深入分析了常见矿物的耐风化性及其U-Pb、Th-Pb分配系数差异，认为内陆黄土粗组分因富集耐风化且富放射性Pb的重矿物而比细组分更具放射性，海洋风尘中重矿物因风力分选作用显著减少，其Pb同位素主要受源岩风化差异控制——细粒组分富含易风化且富集放射性Pb的副矿物风化产物，粗组分则以耐风化且贫放射性Pb的长英质矿物为主。

基于Pb同位素分析结果，研究提出了东亚风尘从内陆向远洋传输的三阶段模式：第一阶段，在内陆阶段（以东亚黄土为代表），重矿物的滞留导致粗组分中富集放射性较强的Pb同位素；第二阶段，在跨海传输阶段（以日本海风尘为代表），重矿物影响显著减弱，风力对源区风化产物的分选作用占主导地位；第三阶段，在远洋阶段（以北太平洋风尘为代表），贫放射性Pb的长英质矿物（粗组分）的优先分离导致剩余细组分的Pb放射性进一步增强。该传输模式合理解释了东亚黄土、日本海及北太平洋沉积物的Pb同位素组成差异，并指出至少在末次冰期，格陵兰风尘中应存在显著比例的非亚洲来源组分。这一发现对理解全球风尘源-汇过程及其Pb同位素分异机制具有重要意义。

该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、崂山实验室创新项目等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1029/2024GL114133。

东亚风尘从起源到沉积过程中的矿物组成变化模式图