青藏高原隆升快速消耗古近紀(jì)大氣CO2的新反饋機(jī)制
地球是目前認(rèn)定的宇宙中唯一適合人類生存的星球，其核心因素就是地球應(yīng)該具有一套美妙的自我調(diào)控機(jī)制保持了適合生物和人類生存的相對(duì)恒定的CO2濃度和溫度。構(gòu)造活動(dòng)特別是青藏高原隆升驅(qū)動(dòng)的硅酸鹽風(fēng)化和有機(jī)碳埋藏長(zhǎng)期被認(rèn)為是新生代全球變冷和地質(zhì)碳循環(huán)演化的主要驅(qū)動(dòng)力。然而自Raymo等提出“高原隆升加速消耗CO2從而驅(qū)動(dòng)氣候快速變冷”的假說以來，各國(guó)科學(xué)家并驅(qū)爭(zhēng)先，積極尋找避免地球快速進(jìn)入持久冰室地球的這個(gè)美妙的自我負(fù)反饋平衡機(jī)制。然而，目前提出的各種負(fù)反饋模型均存在消耗CO2體量不足、難以平衡和被全球尺度地質(zhì)記錄直接驗(yàn)證的弊端。
中國(guó)科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、大陸碰撞與高原隆升實(shí)驗(yàn)室方小敏研究員課題組聯(lián)合法國(guó)國(guó)家科學(xué)科學(xué)研究中心Albert Galy教授研究組針對(duì)上述難題，基于柴達(dá)木和西寧盆地高精度古地磁年齡約束的盆地地層序列，首次建立了青藏高原北部古近紀(jì)連續(xù)的大陸硅酸鹽風(fēng)化強(qiáng)度記錄，發(fā)現(xiàn)全球變冷控制了該區(qū)域的硅酸鹽風(fēng)化減弱過程（圖1）。據(jù)此提出了古近紀(jì)維持地質(zhì)碳循環(huán)穩(wěn)定的新的負(fù)反饋機(jī)制：青藏高原隆起快速消耗掉地球釋放的CO2，必須以地球其他廣大地區(qū)風(fēng)化作用和CO2消耗量的降低來補(bǔ)償，從而達(dá)到地球釋放的CO2與風(fēng)化消耗的CO2的總的平衡，保持地球表層溫度的相對(duì)穩(wěn)定（圖2）。該研究對(duì)深入理解大陸剝蝕風(fēng)化與全球氣候的關(guān)系，以及地球維持適合穩(wěn)定的適合生物和人類生存環(huán)境的機(jī)制和全球變暖激發(fā)下的地球自我調(diào)節(jié)機(jī)制與未來氣候發(fā)展趨勢(shì)提供了新的視角。
第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（2019QZKK0707）是該項(xiàng)目的第一資助。
論文信息：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.
圖1 柴達(dá)木和西寧盆地古近紀(jì)粘土礦物和赤鐵礦含量（C-E）表征的流域硅酸鹽風(fēng)化強(qiáng)度記錄以及與盆地剝蝕沉積速率（A）、物源記錄（B）和全球深海氧同位素（F）、大氣CO2含量（G）和海底擴(kuò)張速率（地球內(nèi)部CO2釋放的主控源）（H）的對(duì)比
圖2 新的負(fù)反饋機(jī)制概念模型示意圖。（A）“平坦”的大陸世界缺乏造山活動(dòng)，地球內(nèi)部CO2脫氣通量與溫度驅(qū)動(dòng)的硅酸鹽風(fēng)化CO2消耗量達(dá)到平衡。（B）青藏高原“造山”的世界中，地球內(nèi)部脫氣產(chǎn)生的CO2被構(gòu)造活動(dòng)驅(qū)動(dòng)的剝蝕過程所快速消耗，進(jìn)而降低構(gòu)造不活躍區(qū)溫度、降水和硅酸鹽風(fēng)化通量，從而使得碳循環(huán)達(dá)到總的平衡