大陆风化一致性，即风化产物以溶解态形式输送入海的比例，是衡量大陆风化效率的重要指标。近年来，锂同位素因其在粘土矿物形成过程中表现出的强烈分馏效应，被认为是指示大陆风化一致性的有效地球化学参数。次生粘土形成时倾向于利用较轻的6Li，使溶解态锂（δ7Li）变重，此时风化一致性降低；相反，若次生粘土发生溶解，轻锂会释放至河水，使其δ7Li降低，此时风化一致性升高。地质历史记录显示，古海水δ7Li长期低于现代值（31‰），如新生代早期仅为22‰，P-T界限和前寒武纪时期甚至低于10‰。一些研究据此推测，这些海水δ7Li低值可能与风化一致性提高，导致河流输入δ7Li降低有关。然而，现代河流中表现出一致性风化特征者极少，仅集中在亚马逊河、刚果河等热带流域。同时，现有研究显示，细粒河流沉积物δ7Li对气候和构造条件的响应仍存在争议，这可能与沉积物物源变化和水动力分选等干扰因素有关。因此，目前尚不清楚究竟何种气候、构造条件有利于次生粘土矿物溶解发生。
为破解这一谜题，该研究选取南海北部ODP 1148钻孔细粒沉积物作为研究对象，该钻孔完整记录了中新世（23–5 Ma） 期间珠江流域输入的河流沉积物，其物源稳定，粒径变化小，适用于示踪流域尺度风化一致性变化。测试结果显示，这一时期沉积物δ7Li从−6.4‰升高至2.7‰，且在 17–15 Ma 中中新世气候适宜期（Middle Miocene Climatic Optimum，MMCO）之后升高趋势尤为显著。在排除物源变化和海相自生粘土混入的影响后，沉积物δ7Li的升高可归因于大陆风化产物的δ7Li升高。蒙特卡洛模拟的结果显示，MMCO之前珠江流域风化产物的δ7Li可低至约−7‰，这一低值接近现代亚马逊河与刚果河流域的沉积物δ7Li，指示当时珠江流域可能存在次生粘土矿物溶解及显著的一致性风化。结合已发表的现代大河流域数据（Dellinger et al., 2017），该研究提出，温暖的气候叠加稳定的构造背景共同促进了厚层风化壳发育，为粘土溶解和一致性风化的发生提供关键条件，并可能在一定程度上驱动 MMCO 时期全球海水δ7Li的负漂。这一成果不仅解开了区域风化机制的谜题，更为理解早新生代、P-T界限等关键时期全球海水δ7Li低值提供了新的研究思路——地表一致性风化增强或在一定程度上重塑全球海水锂同位素的平衡状态。
图1 23–5 Ma南海北部ODP 1148钻孔沉积物成分变化与同时期全球海水δ18O和δ7Li变化对比（ConFC: continentally-formed clay，即大陆风化产物）
图2 现代全球河流细颗粒组分和原岩δ7Li差值（Δ7Lifine-source）和珠江流域5 Ma & 23 Ma模拟结果与对应流域年平均温度（MAT, mean annual temperature）的关系
该研究成果近期发表于自然指数（Nature Index）期刊《Geophysical Research Letters》。我室博士生徐哲文和硕士生王若水为论文共同第一作者，刘连文教授为通讯作者，其他作者包括陈骏院士，季峻峰教授，李高军教授和硕士生李景贤。该研究受国家自然科学基金委杰出青年科学基金（42325302），面上项目（42173058），和青年学生基础研究项目（博士研究生）（423B2304）资助。
论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL119016