化学风化是地表无时无刻都在发生的地球化学过程，被认为维持着长时间尺度地球系统宜居性。如何有效示踪化学风化速率、强度和通量关系到地质时间尺度上碳循环、营养盐循环及生命演替的重大科学问题，是地球系统科学领域研究的重大基础理论前沿之一。由此，自19世纪末以来，科学家提出了“地质空调假说”、“构造驱动假说”、“大陆孤碰撞假说”、“火山排气假说”等多个假说，但均无法自洽甚至相悖，存在诸多争论，其核心原因是尚缺少直接可靠的地史化学风化定量指标。

化学风化本质上是阳离子丢失的过程，其中碱金属和碱土金属（合称碱（土）金属（cation isotopes）：Li、Mg、K、Ca、Rb、Sr、Ba等）活动性强、离子具有保守性，且这些碱（土）金属稳定同位素分馏可观，被认为可有效地记录化学风化的过程信息，是21世纪以来地球科学领域最具活力的方向。然而，碱（土）金属稳定同位素的分析测试、分馏方向与大小尚存在诸多不确定性和争议，如何有效示踪化学风化尚无定论。

针对上述科学困境，中国科学院地球环境研究所金章东研究团队联合国内外知名学者聚焦化学风化如何维持宜居地球系统的核心科学问题，瞄准化学风化领域长期缺乏可重复、可定量、可验证指标的难题，经过十多年的探索和积累，该研究团队充分认识到每种碱（土）金属元素的性质对示踪化学风化而言均有其优点和缺陷，单个碱（土）金属同位素擅长示踪化学风化的某一侧面，存在不确定性。最近该团队从方法、原理到应用三个层面较全面地总结了研究现状和存在问题：（1）建立并改进了碱（土）金属稳定同位素分析方法，为使用碱（土）金属稳定同位素示踪化学风化奠定了坚实的基础；（2）厘定低温条件下碱（土）金属稳定同位素分馏机制，发现不同同位素可刻画化学风化的不同过程和细节；（3）提出联用碱（土）金属稳定同位素可示踪化学风化的速率、强度和通量，有望全面深刻地认识化学风化过程和机制。

该论文指出，对于复杂地球表层系统科学的研究，应当从多视角出发，利用碱（土）金属同位素各自的优势，有针对性地对某一要素进行潜心研究，剥离变量，再进行统筹兼顾、信息整合、模型模拟才能得到更接近真实情景下的化学风化全貌（图1）。碱（土）金属同位素可为证实/证伪化学风化如何维持宜居地球提供现代到深时尺度的证据，有望成为解决化学风化领域内多个相悖假说的一把利剑。

图1 碱（土）金属同位素联合示踪化学风化

上述研究成果以Cation isotopes trace chemical weathering为题发表在国家自然科学基金委员会主办的期刊Fundamental Research上。该研究受国家自然科学基金委创新研究群体、重点项目、国家重点研发计划等资助。长安大学苟龙飞副教授是第一作者，中国科学院地球环境研究所金章东研究员是通讯作者。原文链接如下：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824000025?via%3Dihub#abs0001