综述：气候与人为驱动下密西西比河晚全新世沉积物向墨西哥湾的输送机制

《Earth-Science Reviews》：Climatic and anthropogenic controls on late Holocene sediment transport to the Gulf of Mexico by the Mississippi River

编辑荐语：文章整合锆石U-Pb、Sr-Nd同位素及主量元素，重建3000年来密西西比河下游沉积物源-汇过程，揭示气候干湿转换与农业扩张如何通过调控流域侵蚀-缓冲平衡，在百年尺度上仍保留“信号脉冲”，挑战“大河完全均化”传统观点（sediment buffering/shredding）。

　　

背景：为什么关心一条河的“沙”？
晚全新世以来，气候波动与人类活动双轮驱动，大型河流的沉积物像“时间胶囊”记录流域环境变迁。然而传统观点认为，宽缓泛滥平原会“稀释-再循环”掉上游信号，使下游成为“均化搅拌机”。密西西比河（MR）作为世界第六输沙大河，其信号传递效率长期存疑。

研究策略：多代“指纹”联合取证
作者整合已有数据并新增牛轭湖、废弃河道塞及三角洲连续岩心，形成3000年高分辨率序列。手段“三件套”：

1. 碎屑锆石U-Pb年代学（DZ U-Pb）——追踪粗颗粒（>63 μm）物源；
2. 全岩Sr-Nd同位素——捕捉细颗粒（<2 μm）混合信号；
3. 主量元素与化学风化指数（CIA、K/Al）——评估风化强度。
   辅以^{Pb、Cs、OSL与C多重测年，建立可靠年代框架。}

关键发现一：平原并非“黑洞”，百年信号可穿透
锆石混合模型（DZMix）显示，过去3000年物源在百年尺度即发生显著跳动：

• 2000 yr BP前后，气候转干+原住民从游猎转向定居农业，侵蚀焦点由落基山前陆（Rocky Mtn Foreland）转向苏必利尔省（Superior Province），表现为ε_{值下降（更负）；}
• 小冰期（~400 yr BP）起，落基山前陆锆石通量再度飙升，与人口扩张、耕作加剧同步。
  这些跳动在泛滥平原沉积中未被“抹平”，证明MR在天然堤未建之前，对粗颗粒信号仅存在“有限缓冲”。

关键发现二：细颗粒“搭快车”，但也被风化“染色”
Sr同位素揭示有趣“分馏”现象：

• 同年代三角洲黏土（Core C3）的^{Sr/Sr（~0.720）显著高于上游点坝（FRPB，~0.715），并非物源差异，而是黏土富Rb矿物经长期化学风化，Rb/Sr升高导致比值抬升；}
• CIA与K/Al指示，过去3000年化学风化强度总体稳定，但近100年下游细颗粒CIA陡增，与上游垦殖导致的土壤侵蚀增强吻合——高度风化表土被“泵送”至下游，却尚未完全取代河床旧沙。

关键发现三：人类筑堤，打破“缓冲-延迟”平衡
20世纪系统建堤后，河道不再侧向摆动，点坝再循环停止，结果：

• 现代下游沙样锆石群与上游支流高度相似，缺乏“老沙”稀释；
• 近10年样品Nd-Sr同位素离散度显著增大，表明“搅拌机”盖子被掀开，十年级信号直接入海——现代过程已非天然“ analogue”。

与全球大河对比：信号传递的“快-慢双轨”

• 与印度河（Indus）类比：二者均表现出锆石“脉冲”与Nd同位素“渐变”双轨模式，反映粗-细颗粒运输速度差异（10 ^{vs 10 yr）；}
• 与尼罗河、长江、珠江对比：后者已检测到19-20世纪农业-大坝的清晰地球化学突变，而MR的“人类指纹”仅在上游支流露头，下游三角洲尚未完全抵达，提示北美人类密集开发相对较晚，信号仍在“路上”。

结论速写

1. 天然MR在百年-千年尺度可传递气候与人为侵蚀信号，泛滥平原缓冲有限；
2. Sr同位素受粒径与风化“双控”，Nd同位素与锆石年代学联合方可解译真物源；
3. 建堤阻断侧向循环，现代过程成为“非典型”高速通道，今后利用沉积档案反演古环境需排除这段“人类加速器”干扰。