Geology：青藏高原隆升快速消耗大气CO2的新反馈机制

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从而驱动气候变冷”的假说以来，各国科学家并驱争先，积极寻找和求证一个平衡高原隆升加速消耗CO₂和全球变冷，从而避免地球快速进入持久冰室地球的负反馈平衡机制，陆续提出了如有机碳埋藏、海底反向风化、变质作用、硫化物风化、玄武岩风化和大陆风化度变化等模型；但是这些负反馈模型均存在消耗CO₂体量不足和难以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研究所大陆碰撞与高原隆升实验室、青藏高原地球科学卓越创新中心方小敏研究员课题组联合法国国家科学研究中心Albert Galy教授研究组针对上述难题，在中科院先导专项A、国家自然科学基金委基金以及第二次青藏高原综合科学考察研究项目的持续支持下，通过首次获取的青藏高原北部有精确年代控制的柴达木和西宁盆地5300-2600万年前的大陆硅酸盐风化记录（图1，2），提出了新的负反馈机制：青藏高原-喜马拉雅山地区隆升所导致的快速碳消耗，将在较短地质时间内使地球进入永久性冰川作用，导致现在的生物和人类生存环境不复存在；

图1  柴达木和西宁盆地古近纪沉积序列的高精度磁性地层年代控制

图2  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

但这个过程并没有发生，提出是因为地球系统通过迫使青藏高原以外的大陆其余广大构造不活跃地区的硅酸盐风化强度和通量降低，从而使地球释放的CO₂消耗量达到地质碳循环的平衡，保持了地球温度的相对稳定。

形象地说，青藏高原隆起消耗地球释放的全球CO₂的作用，类似于在资源定量供给的系统中，有的人占有得多，必然导致另外的人分配得少。青藏高原隆起快速消耗掉地球释放的全球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3）。

图3  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

　　上述研究成果获得编辑和同行专家们的高度好评，以“Paleogene global cooling–induced temperature feedback on chemical weathering, as recorded in the northern Tibetan Plateau”为题，在 2019年9月的《Geology》杂志上发表（https://doi.org/10.1130/G46422.1）。

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