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我国学者刘焰挑战青藏高原“碳源”说
发布时间:2014/4/14 11:11:11   浏览次数:2545次 
    对全球气候变化产生重大影响的喜马拉雅山脉与青藏高原,在全球碳循环过程中究竟扮演何种角色?它是向大气排放CO2的“碳源”,还是大量吸收CO2的“碳汇”?
 
    近年来,国际上一些学者认为喜马拉雅山脉是“碳源”,喜马拉雅造山运动可能导致了全球变暖。
 
    然而,在日前于武汉召开的“全国地质构造与地球动力学学术研讨会”上,中国地质科学院地质研究所研究员刘焰对此观点提出质疑。
 
    他的研究结论与部分国际学者恰恰相反:喜马拉雅山脉和青藏高原不是“碳源”,而是“碳汇”。
 
    来自地壳的火成碳酸岩
 
    近日,在中国地质科学院办公大楼里,《中国科学报》记者见到了刘焰。
 
    他告诉《中国科学报》记者,10年前,他曾在喜马拉雅山脉最东端,也就是“雅鲁藏布大峡谷”地区内,识别出一种特殊碳酸岩类岩石。在国家自然科学基金资助下,他进一步研究发现,这种岩石是一种新类型的岩浆岩,即壳源火成碳酸岩,也就是来自地壳物质的火成碳酸岩。
 
    而在此之前,地学界的传统认识是,火成碳酸岩来源于地幔。
 
    “来源于地壳与来源于地幔的火成碳酸岩有什么区别?”记者问。
 
    “前者基本不含稀土,其同位素比值与来源于地幔的也有很大不同。特别是岩石中的碳酸盐类矿物,常含有水、CO2气体等所组成的气—液混合流体包裹体,而幔源火成碳酸岩不具备这种特征。”刘焰说。
 
    刘焰的论文于2006年第1期《亚洲地质科学》(Journal of Asian Earth Sciences)上刊发后,受到国际同行们广泛关注,并被作为典型案例广为引用。随后,刘焰又发现该种壳源火成碳酸岩呈近南北向岩脉,出现于青藏高原冈底斯花岗岩基之中。
 
    “碳汇”新证据
 
    “青藏高原冈底斯花岗岩基内的壳源碳酸岩是如何形成的?”刘焰不禁思考。
 
    地学界很多人都知道,组成山脉的岩石,遭受持续不断的化学风化作用,山脉不断被剥蚀,同时大量消耗大气圈中CO2,在喜马拉雅山前形成新生的含碳酸盐岩石。与此同时,喜马拉雅山脉南缘的植物、动物也被快速掩埋,最终转化为有机碳。这种含有有机碳和碳酸盐类的岩石被称为“西瓦里克杂岩”。
 
    “随着小印度陆块持续不断向北楔入大亚洲陆块之下,消耗巨量大气圈里的CO2所形成的富含碳元素的‘西瓦里克杂岩’,被带入藏南高原之下,在含水和(超)高温条件下部分熔融,形成了富含CO2的岩浆,即壳源火成碳酸岩浆。”刘焰说。
 
    “壳源火成碳酸岩浆上升到地表附近冷凝成岩,形成了现今藏南广泛分布的火成碳酸岩。其中一部分碳酸岩浆,遇到地热水,被带至地表,再次重返大气圈。”
 
     他解释说,青藏高原之所以能向大气圈排放CO2,是因为其内部有碳元素。而其碳元素来自大气圈中的CO2,是再循环的碳。如果青藏高原是“碳源”,那么其内部就不应该存在新生的碳酸岩浆,它们应该全部再转化为CO2排放进入大气圈。
 
    因此,青藏高原内部壳源火成碳酸岩的存在充分证明,在全球碳循环中,青藏高原实际上是扮演了“碳汇”的角色,表明喜马拉雅和藏南是晚中新世以来,大气CO2的一个巨大储存地。
 
    “刘焰提出了一个假设。虽然这个假设目前在学术界有些争议,但板块运动参与碳循环的观点值得关注。此前,科学家对于气候变化的研究主要集中在地球表面。大气中CO2增加,是自然界排放得多还是人类活动排放得多?这一问题十分值得探讨。”就这一发现,北京大学教授张晋江如是评价。
 
    中科院青藏高原研究所副所长刘小汉告诉《中国科学报》记者,刘焰的工作可能是一个重大进展,非常了不起。在刘焰之前,学术界对于地球深部的研究从来没有考虑到其与气候变化有关,绝大部分学者研究地球深部仅限于板块构造运动。虽然在这个问题上目前还存在争议,壳源火成碳酸岩的形成机理也有待进一步证实,但目前国际同行的相关论文均请刘焰参与评审。
 
    一旦“壳源火成碳酸岩”被完全证实,青藏高原作为“碳汇”也就无可置疑。
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