喜馬拉雅山脈“碳源”，還是大量吸收CO2的“碳匯”

對全球氣候變化產(chǎn)生重大影響的喜馬拉雅山脈與青藏高原，在全球碳循環(huán)過程中究竟扮演何種角色？它是向大氣排放CO2的“碳源”，還是大量吸收CO2的“碳匯”？
 
近年來，國際上一些學(xué)者認(rèn)為喜馬拉雅山脈是“碳源”，喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致了全球變暖。
 
然而，在日前于武漢召開的“全國地質(zhì)構(gòu)造與地球動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)研討會”上，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所研究員劉焰對此觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。
 
他的研究結(jié)論與部分國際學(xué)者恰恰相反：喜馬拉雅山脈和青藏高原不是“碳源”，而是“碳匯”。
 
來自地殼的火成碳酸巖
 
近日，在中國地質(zhì)科學(xué)院辦公大樓里，《中國科學(xué)報(bào)》記者見到了劉焰。

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他告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，10年前，他曾在喜馬拉雅山脈最東端，也就是“雅魯藏布大峽谷”地區(qū)內(nèi)，識別出一種特殊碳酸巖類巖石。在國家自然科學(xué)基金資助下，他進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這種巖石是一種新類型的巖漿巖，即殼源火成碳酸巖，也就是來自地殼物質(zhì)的火成碳酸巖。
 
而在此之前，地學(xué)界的傳統(tǒng)認(rèn)識是，火成碳酸巖來源于地幔。
 
“來源于地殼與來源于地幔的火成碳酸巖有什么區(qū)別？”記者問。
 
“前者基本不含稀土，其同位素比值與來源于地幔的也有很大不同。特別是巖石中的碳酸鹽類礦物，常含有水、CO2氣體等所組成的氣—液混合流體包裹體，而幔源火成碳酸巖不具備這種特征。”劉焰說。
 
劉焰的論文于2006年第1期《亞洲地質(zhì)科學(xué)》（Journal of Asian Earth Sciences）上刊發(fā)后，受到國際同行們廣泛關(guān)注，并被作為典型案例廣為引用。隨后，劉焰又發(fā)現(xiàn)該種殼源火成碳酸巖呈近南北向巖脈，出現(xiàn)于青藏高原岡底斯花崗巖基之中。

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“碳匯”新證據(jù)
 
“青藏高原岡底斯花崗巖基內(nèi)的殼源碳酸巖是如何形成的？”劉焰不禁思考。
 
地學(xué)界很多人都知道，組成山脈的巖石，遭受持續(xù)不斷的化學(xué)風(fēng)化作用，山脈不斷被剝蝕，同時(shí)大量消耗大氣圈中CO2，在喜馬拉雅山前形成新生的含碳酸鹽巖石。與此同時(shí)，喜馬拉雅山脈南緣的植物、動(dòng)物也被快速掩埋，最終轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳。這種含有有機(jī)碳和碳酸鹽類的巖石被稱為“西瓦里克雜巖”。
 
“隨著小印度陸塊持續(xù)不斷向北楔入大亞洲陸塊之下，消耗巨量大氣圈里的CO2所形成的富含碳元素的‘西瓦里克雜巖’，被帶入藏南高原之下，在含水和（超）高溫條件下部分熔融，形成了富含CO2的巖漿，即殼源火成碳酸巖漿。”劉焰說。
 
“殼源火成碳酸巖漿上升到地表附近冷凝成巖，形成了現(xiàn)今藏南廣泛分布的火成碳酸巖。其中一部分碳酸巖漿，遇到地?zé)崴粠е恋乇?，再次重返大氣圈?rdquo;
 
他解釋說，青藏高原之所以能向大氣圈排放CO2，是因?yàn)槠鋬?nèi)部有碳元素。而其碳元素來自大氣圈中的CO2，是再循環(huán)的碳。如果青藏高原是“碳源”，那么其內(nèi)部就不應(yīng)該存在新生的碳酸巖漿，它們應(yīng)該全部再轉(zhuǎn)化為CO2排放進(jìn)入大氣圈。
 
因此，青藏高原內(nèi)部殼源火成碳酸巖的存在充分證明，在全球碳循環(huán)中，青藏高原實(shí)際上是扮演了“碳匯”的角色，表明喜馬拉雅和藏南是晚中新世以來，大氣CO2的一個(gè)巨大儲存地。
 
“劉焰提出了一個(gè)假設(shè)。雖然這個(gè)假設(shè)目前在學(xué)術(shù)界有些爭議，但板塊運(yùn)動(dòng)參與碳循環(huán)的觀點(diǎn)值得關(guān)注。此前，科學(xué)家對于氣候變化的研究主要集中在地球表面。大氣中CO2增加，是自然界排放得多還是人類活動(dòng)排放得多？這一問題十分值得探討。”就這一發(fā)現(xiàn)，北京大學(xué)教授張晉江如是評價(jià)。

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中科院青藏高原研究所副所長劉小漢告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，劉焰的工作可能是一個(gè)重大進(jìn)展，非常了不起。在劉焰之前，學(xué)術(shù)界對于地球深部的研究從來沒有考慮到其與氣候變化有關(guān)，絕大部分學(xué)者研究地球深部僅限于板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。雖然在這個(gè)問題上目前還存在爭議，殼源火成碳酸巖的形成機(jī)理也有待進(jìn)一步證實(shí)，但目前國際同行的相關(guān)論文均請劉焰參與評審。
 
一旦“殼源火成碳酸巖”被完全證實(shí)，青藏高原作為“碳匯”也就無可置疑。