近日，国际地学期刊《地球物理学研究杂志-地球表面》（Journal of Geophysical Research: Earth Surface）在线发表了中国科学院海洋研究所海洋沉积与古气候研究组在人类活动与大陆风化方面的最新研究成果。研究团队与英国伦敦大学学院、广州海洋地质调查局开展合作，基于南海西部岩芯沉积物的矿物地球化学记录，定量重建了晚全新世红河流域硅酸盐风化通量演变，揭示了1500年以来人类活动增强引起的风化效应作为一种重要的碳汇机制，对全球碳循环产生了深远影响。

硅酸盐风化是重要的自然碳汇过程，通过消耗大气CO₂影响气候。风化过程本身也受到岩性、构造活动、气候变化等自然因素控制。但晚全新世以来，随着农业文明发展、矿产资源开发和土地利用改变，人类活动对地表风化过程的影响日益凸显。然而，人类活动对大河流域硅酸盐风化通量和全球碳循环的影响程度仍不清楚，其关键原因是缺乏高分辨率的风化通量定量重建和对人类活动贡献的定量识别。

红河流域流经青藏高原东南缘，人类活动历史悠久，是研究气候－人类活动－风化相互作用的理想区域。南海北部湾是红河主要的沉积汇，其保存的沉积物是重建红河流域大陆风化剥蚀和人类活动演化的天然档案。研究人员以北部湾的沉积物岩芯为研究材料，通过AMS ¹⁴C定年、粒度、粘土矿物、常量元素、Sr-Nd同位素组成和陆源物质通量分析，重建了过去3800年以来红河流域硅酸盐风化强度和通量演化历史，并探讨了其对气候变化和人类活动的响应。

图1 研究区地质背景和研究站位图

结果显示，3800~1500年前，红河流域硅酸盐风化强度随温度降低和降水减少而减弱，表明气候变化对该时期化学风化强度起主导作用。1500年以来，红河流域硅酸盐风化强度显著增强，与整体变冷变干的气候变化解耦，而与人类活动的增强一致，表明该时期人类活动对化学风化的影响超过了自然气候变化。三国－南北朝时期以来，云南地区矿山开采、金属冶炼、军事移民、农业扩张以及战争用火等人类活动直接加剧陆地侵蚀，进而通过产生新鲜矿物表面、增加基岩暴露、加深风化带和改造旧风化剖面等机制加剧化学风化。此外，农业施肥和采矿冶金释放的酸性物质也会增强化学风化进程。

图2 晚全新世红河流域气候、硅酸盐风化与人类活动演化历史

研究进一步利用随机森林回归模型定量评估了人类活动对红河流域硅酸盐风化通量和全球碳循环的影响程度。结果显示，1500年以来区域人类活动引起的硅酸盐风化所消耗的CO₂通量比自然条件下增加约150%。据估计，全球尺度上，人类活动可使硅酸盐风化碳汇能力翻倍，过去2000年以来人类活动通过促进陆地硅酸盐风化所消耗的CO₂（9 ppm）约占人为CO₂排放量（40 ppm）的四分之一。

图3 晚全新世气候和人类活动影响下红河流域硅酸盐风化CO₂消耗历史

本研究首次在千年时间尺度上定量揭示了人类活动对硅酸盐风化碳汇的增强效应，更新了传统的“风化－气候”反馈机制，指出人类不仅通过释放温室气体影响气候，也通过“人为增强风化”强化了地球系统的负反馈调节能力。这一认识对准确理解全球碳收支平衡、预测未来气候变化趋势具有重要科学价值，提示在今后的地球系统模型中需要纳入人类活动对碳汇效应的影响。

图4 大河流域气候-风化-人类活动-碳循环联系的概念模型

论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士研究生王晓伟，万世明研究员和赵德博副研究员为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国科学院战略先导专项等的资助。

论文信息：

Xiaowei Wang, Shiming Wan*, Peter D. Clift, Debo Zhao*, Guanqiang Cai, Yifei Yang, Jin Zhang, Zhaojie Yu, Hualong Jin, Zehua Song, Yi Tang, Shuo Zhang, and Anchun Li. (2025). Human activities induced stronger silicate weathering in the Red River Basin: A growing carbon sink during the late Holocene. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 130, e2025JF008433. https://doi.org/10.1029/2025JF008433

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025JF008433