2023年1月4日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊Nature（《自然》）以長文（Article）形式在線發(fā)表題為“Neogeneburialoforganiccarbonintheglobalocean”（新近紀(jì)全球大洋有機(jī)碳埋藏）的文章。論文由中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院李孜曄博士為第一作者，美國德州A&M大學(xué)張一歌博士（終身教授）為通訊作者，并聯(lián)合來自美國萊斯大學(xué)、英國利茲大學(xué)的知名學(xué)者共同完成。

地質(zhì)歷史時(shí)期埋藏在大洋海底沉積物中的有機(jī)碳能夠有效地與地球表層系統(tǒng)隔離，海底因此成為大氣二氧化碳的重要碳匯，對調(diào)控全球碳循環(huán)發(fā)揮著重要的作用。在當(dāng)前全球氣候變化加劇的背景下，準(zhǔn)確估算地質(zhì)歷史時(shí)期有機(jī)碳在全球大洋海底的埋藏速率，揭示有機(jī)碳埋藏對地球氣候系統(tǒng)的反饋效應(yīng)，成為目前全球碳循環(huán)研究所廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問題。傳統(tǒng)上有機(jī)碳埋藏速率的估算主要是基于有機(jī)碳和無機(jī)碳的質(zhì)量平衡方法，然而這一方法在關(guān)鍵參數(shù)的估算上存在相當(dāng)大的不確定性，導(dǎo)致對全球大洋海底有機(jī)碳埋藏速率的估算存在非常大的偏差。

該研究綜合了國際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃（IODP）在全球不同海盆共計(jì)81個(gè)站位上的巖芯總有機(jī)碳測試數(shù)據(jù)和地質(zhì)年代框架，建立了基于海底有機(jī)碳埋藏速率的自下而上（Bottom-up）計(jì)算方法，首次揭示了新近紀(jì)(23.0-3.0Ma)海底有機(jī)碳埋藏的變化歷史，發(fā)現(xiàn)海底有機(jī)碳埋藏的時(shí)空變率遠(yuǎn)高于以往的估計(jì)。研究指出，在上新世和中新世早期全球近海、陸架和深海沉積扇普遍存在有機(jī)碳埋藏的峰值，這與造山期隆升和（或）冰川侵蝕導(dǎo)致的高沉積物通量密切相關(guān)，陸源物質(zhì)輸入通量高的區(qū)域因而成為有機(jī)碳埋藏的“熱點(diǎn)”(hotspots)；而在開闊海洋，海底有機(jī)碳的埋藏則更多地受到海洋生產(chǎn)力變化的影響。在中新世的中期，氣候變暖導(dǎo)致海洋中異養(yǎng)細(xì)菌新陳代謝速率加快，有機(jī)質(zhì)再礦化速率升高，使得海底有機(jī)碳埋藏速率降低，從而對氣候產(chǎn)生正反饋效應(yīng)（圖2）。這一結(jié)論對于認(rèn)識地質(zhì)歷史時(shí)期以及當(dāng)前全球變暖背景下海洋有機(jī)碳埋藏、全球碳循環(huán)和氣候系統(tǒng)演變均具有重要意義。

文：王厚杰