青藏科考

青藏高原隆升快速消耗古近纪大气CO2的新反馈机制

文章来源 :
2019-09-30 10:49

地球是目前认定的宇宙中唯一适合人类生存的星球,其核心因素就是地球应该具有一套美妙的自我调控机制保持了适合生物和人类生存的相对恒定的CO2浓度和温度。构造活动特别是青藏高原隆升驱动的硅酸盐风化和有机碳埋藏长期被认为是新生代全球变冷和地质碳循环演化的主要驱动力。然而自Raymo等提出“高原隆升加速消耗CO2从而驱动气候快速变冷”的假说以来,各国科学家并驱争先,积极寻找避免地球快速进入持久冰室地球的这个美妙的自我负反馈平衡机制。然而,目前提出的各种负反馈模型均存在消耗CO2体量不足、难以平衡和被全球尺度地质记录直接验证的弊端。

中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心、大陆碰撞与高原隆升实验室方小敏研究员课题组联合法国国家科学科学研究中心Albert Galy教授研究组针对上述难题,基于柴达木和西宁盆地高精度古地磁年龄约束的盆地地层序列,首次建立了青藏高原北部古近纪连续的大陆硅酸盐风化强度记录,发现全球变冷控制了该区域的硅酸盐风化减弱过程(图1)。据此提出了古近纪维持地质碳循环稳定的新的负反馈机制:青藏高原隆起快速消耗掉地球释放的CO2,必须以地球其他广大地区风化作用和CO2消耗量的降低来补偿,从而达到地球释放的CO2与风化消耗的CO2的总的平衡,保持地球表层温度的相对稳定(图2)。该研究对深入理解大陆剥蚀风化与全球气候的关系,以及地球维持适合稳定的适合生物和人类生存环境的机制和全球变暖激发下的地球自我调节机制与未来气候发展趋势提供了新的视角。

第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0707)是该项目的第一资助。

论文信息:Fang, X., Galy, A., Yang, Y., Zhang W., Ye C., Song, C., 2019, Paleogene global cooling–induced temperature feedback on chemical weathering, as recorded in the northern Tibetan Plateau: Geology,  47, 992–996.

文章链接:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article-abstract/573474/paleogene-global-cooling-induced-tempera         1.jpg

图1  柴达木和西宁盆地古近纪粘土矿物和赤铁矿含量(C-E)表征的流域硅酸盐风化强度记录以及与盆地剥蚀沉积速率(A)、物源记录(B)和全球深海氧同位素(F)、大气CO2含量(G)和海底扩张速率(地球内部CO2释放的主控源)(H)的对比

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图2  新的负反馈机制概念模型示意图。(A)“平坦”的大陆世界缺乏造山活动,地球内部CO2脱气通量与温度驱动的硅酸盐风化CO2消耗量达到平衡。(B)青藏高原“造山”的世界中,地球内部脱气产生的CO2被构造活动驱动的剥蚀过程所快速消耗,进而降低构造不活跃区温度、降水和硅酸盐风化通量,从而使得碳循环达到总的平衡