近日，国际地学期刊Science China Earth Sciences和《中国科学：地球科学》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晚第四纪大陆风化演化方面的最新研究成果。海洋所研究团队和同济大学、英国伦敦大学学院等单位开展合作，基于中国大陆架科学钻探在南黄海获取的CSDP-1岩芯沉积物的矿物地球化学研究和碳消耗通量估算，定量重建了60万年以来黄河流域－陆架硅酸盐风化碳消耗速率的演化历史，提出中纬度陆架区域在冰期是一个被低估的活跃硅酸盐风化碳汇。

第四纪冰期－间冰期旋回中，大气CO₂浓度的周期性演变过程及其驱动机制，一直是国际学术界争论的前沿科学问题。现有研究多聚焦于大洋深部过程的调控作用，却忽视了冰期－间冰期旋回中海平面大幅变动所导致的陆架风化反馈效应。已有研究表明，冰期热带陆架的硅酸盐风化碳消耗能够显著降低大气CO₂浓度，是冰期－间冰期碳循环中一个不容忽视的重要机制。然而，关于冰期陆架风化是仅局限于低纬地区，还是同样发生在中高纬地区，仍然不清楚。

研究人员以南黄海陆架CSDP-1岩芯沉积物为研究材料（图1），在前期物源和沉积环境研究的基础上，通过高分辨率的粘土矿物分析和硅酸盐风化碳消耗速率定量估算，重建了60万年以来冰期－间冰期时间尺度上黄河流域－陆架硅酸盐风化历史（图2），发现增强的硅酸盐风化及碳消耗速率主要发生在冰期。化学蚀变指数（CIA）、K/Al和蒙脱石/（伊利石+绿泥石）指标的变化均表明，冰期陆架沉积物风化程度比间冰期更高，并且冰期硅酸盐风化碳消耗速率是间冰期的约1.5倍。这种风化剥蚀与气候解耦，是由于冰期低海平面时期松散陆架沉积物的暴露和长期滞留导致的硅酸盐风化增强所致（图2-3）。

图1 研究区地质背景和研究站位图

图2 南黄海大陆架硅酸盐风化记录与全球及黄土高原古气候记录对比

图3 南黄海冰期陆架硅酸盐风化示意图

结合低纬度海区已有工作，本研究认为冰期低海平面时期中－低纬度宽广陆架沉积物的硅酸盐风化增强是一种普遍现象，其中中纬度陆架区域在冰期是一个被低估的活跃硅酸盐风化碳汇。定量估算和GEOCLIM模拟表明，冰期出露的陆架沉积物（包括黄海、东海及低纬度海区）增强的硅酸盐风化碳消耗通量每年约1.45 Tmol，其消耗的CO₂可占冰期大气CO₂总降低量的约9.3%，是影响冰期－间冰期碳循环和全球气候变化不可忽略的重要机制。

本研究首次定量重建了晚第四纪黄河流域－陆架硅酸盐风化碳消耗历史，对于揭示冰期－间冰期地球气候演变机制具有重要科学意义。

论文第一作者为中国科学院海洋研究所副研究员张晋，通讯作者为万世明研究员。本研究得到了中国大陆架科学钻探计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略先导专项等项目的支持。

论文信息：

Jin Zhang, Shiming Wan*, Yifei Yang, Shouye Yang, Peter D. Clift, Yulong Guo, Debo Zhao, Yi Tang, Zhaojie Yu, Zehua Song, Zhongjing Cheng, Zaibao Yang, Xuguang Feng, Jie Huang, Jian Lu, Anchun Li, 2026.Sedimentary records of silicate weathering on the continental shelf of the South Yellow Sea during glacial periods. Science China Earth Sciences.

https://www.sciengine.com/SCES/doi/10.1007/s11430-025-1997-0

张晋, 万世明*, 杨逸飞, 杨守业, Peter D. Clift, 郭玉龙, 赵德博, 唐艺, 于兆杰, 宋泽华, 程仲景, 杨再宝, 冯旭光, 黄杰, 卢健, 李安春, 2026. 南黄海冰期陆架风化的沉积记录. 中国科学: 地球科学.

https://doi.org/10.1360/SSTe-2025-0463