《海洋所揭示全球季风区硅酸盐风化演变在冰期旋回中的碳循环效应》

• 来源专题：深海资源开发
• 编译者： 徐冰烨
• 发布时间：2025-07-09
• 原文来源：http://qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202507/t20250707_7880831.html

近日，中国科学院海洋研究所万世明团队在Nature旗下地学期刊Communications Earth & Environment（中国科学院一区top）发表了题为“Precessional variation of monsoon-controlled silicate weathering caused steady atmospheric carbon dioxide consumption during glacial periods”的重要研究成果。该研究基于海洋沉积物重建了过去40万年以来东亚季风区的硅酸盐风化演变历史，发现了季风降水对于陆地风化的强烈影响。季风降水带在南北半球间的往复移动引发的风化变化，使得第四纪冰期期间通过风化作用消耗的大气CO2的量维持相对恒定。

人类活动引起的碳排放是当今大气CO2含量急剧升高的主要因素。自第二次工业革命以来短短一百多年间，大气CO2含量迅速从约280 ppm增长到430 ppm。然而在晚第四纪长达十万年之久的冰期-间冰期旋回中，CO2含量变化的最大振幅仅约为120 ppm。显然，人类活动已将地球气候演变拖离其原有的轨道。急剧升高的大气CO2含量所导致的全球变暖、降水再分配、冰盖消融以及海平面上升等，对人类的生存和发展构成了严重的威胁。在人类活动与地球自身气候演变规律的叠加下，地球终究会走向何方？明确地质历史上碳循环的驱动机制是回答该问题的重要一环。

冰期-间冰期尺度上，大气CO2含量变化同时受控于海洋与陆地的碳收支。过去数十年间，基于海洋碳埋藏和释放过程来解释大气CO2含量变化的理论一直居于统治地位。相比之下，陆地硅酸盐风化作为全球碳循环的一个净汇，却没有得到足够的重视。究其原因，主要是由于诸多记录所重建的风化演变趋势有很大的争议。太平洋和印度洋锇同位素、大西洋铅同位素以及以色列石笋锂同位素重建结果表明，陆地硅酸盐风化历史为冰期减弱而间冰期增强，认为其主要受到温度变化的控制。但与此相对，诸多季风区风化重建工作显示，硅酸盐风化受到季风降水的强烈影响。这些争议是我们一直无法准确评估在冰期-间冰期旋回中，硅酸盐风化对大气CO2含量变化做出多少贡献的主要原因。

针对该问题，中国科学院海洋研究所联合同济大学、瑞典隆德大学、伦敦大学学院及中国海洋大学研究人员，依托来自东海东北部国际综合大洋钻探计划（IODP）U1429站位沉积物中的同位素-元素地球化学记录（图1），重建了过去40万年以来东亚北部的陆地硅酸盐风化演变历史，并通过对全球现代河流沉积物地球化学数据集的再分析，以及全球其他区域硅酸盐风化记录的对比，结合古气候-风化模型模拟，定量估算了冰期旋回中硅酸盐风化所吸收的大气CO2的量。