中国科大发现鉴别地球隐藏主要碳汇方法

    记者从中国科大获悉，该校地球和空间科学学院郑永飞院士研究组在碳循环研究领域取得重要进展，首次提出鉴别地球隐藏的主要碳汇——自生碳酸盐的地球化学方法，研究成果发表在3月7日出版的《自然·通讯》上。

    据了解，自生碳酸盐是除原始海相碳酸盐和有机碳以外的第三个主要的全球碳汇。原始海相碳酸盐主要在海水中生长，而自生碳酸盐则主要在沉积物孔隙水中生长。碳循环制约着地表的生物圈、海水的酸碱平衡、大气的二氧化碳和氧气含量以及地球表面的热收支，是影响全球气候环境的关键过程。鉴别自生碳酸盐汇对于认识地球表面的碳和钙循环，以及理解碳循环在大气氧演化中的作用，都具有重要意义。然而，目前还缺乏一种清晰的方法来区分自生碳酸盐汇和原始海相碳酸盐汇。

    中国科大郑永飞研究组通过对华南地区同时含这两类碳酸盐的早三叠纪地层进行系统的地球化学研究，发现可以通过碳酸盐铀含量与碳同位素组成相结合的方法来区分这两个碳酸盐汇。他们发现，原始海相碳酸盐和自生碳酸盐在铀含量和碳同位素组成上存在差异，其中原始海相碳酸盐铀相对亏损而富集重碳同位素。造成这一差别的主要原因有两个，一是有机碳在沉积物孔隙水中存在一系列带状分布的生物及非生物降解过程，这些过程造成了自生碳酸盐的碳同位素变化；二是铀在海水和孔隙水中具有不同的浓度、价态和存在形式，造成了自生碳酸盐汇比原始海相碳酸盐汇的铀含量高。

    通过数值模型，他们重现了自生碳酸盐在生长过程中碳同位素组成和铀含量的变化，并且模拟出的对应的孔隙水化学组成剖面也与现代海洋学的观察相符。

    《自然》杂志审稿人认为，这是一项基础性发现，对于解释沉积碳酸盐的碳同位素组成、认识地球碳循环的历史、探索地球历史上大气氧含量变化的原因以及预测未来的碳循环（包括大气二氧化碳的含量），都具有重要参考价值。