中国科大发现识别全球碳循环中自生碳酸盐汇的方法

　　近日，中国科学技术大学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。该研究组首次提出了鉴别地球隐藏的主要碳汇（自生碳酸盐）的地球化学方法，成果以“Seeking a geochemical identifier for authigenic carbonate” 为题发表在3月7日出版的Nature Communications（《自然·通讯》）上，第一作者是该校博士研究生赵明宇，研究得到国家自然科学基金的资助。
      自生碳酸盐被认为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。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。该研究组通过对华南同时含这两类碳酸盐的早三叠统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来区分这两个碳酸盐汇。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），都具有重要意义。
      该研究发现，原始海相碳酸盐和自生碳酸盐分布在铀含量和碳同位素组成图上的不同区域。造成这一差别的原因主要有两个方面：一方面，有机碳在孔隙水中存在一系列带状分布的生物及非生物降解过程，这些过程影响着自生碳酸盐的碳同位素组成；另一方面，铀在海水和孔隙水中具有不同的浓度、价态和赋存形式，造成了两个碳酸盐汇在铀含量上的差异。通过数值模型，研究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。