研究一塊巖石就像閱讀一本書，伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）海洋化學(xué)與地球化學(xué)部副科學(xué)家弗里德-克萊因（Frieder Klein）說，巖石是有故事的。克萊因和他的同事們分析了巴西海岸外約 500 公里處圣保羅大洋轉(zhuǎn)換斷層中圣彼得和圣保羅群島被淹沒側(cè)翼的巖石，這些巖石講述了一個(gè)關(guān)于部分地質(zhì)碳循環(huán)的奇妙而又前所未知的故事。

新的研究發(fā)現(xiàn)，海洋轉(zhuǎn)換斷層是重要的、以前被低估的二氧化碳匯對(duì)現(xiàn)有的地球地質(zhì)碳循環(huán)概念提出了挑戰(zhàn)。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了自然地質(zhì)排放在塑造地球氣候歷史中的關(guān)鍵作用，并強(qiáng)調(diào)了在應(yīng)對(duì)當(dāng)代氣候變化的背景下深入了解這些過程的必要性。

構(gòu)造斷裂是構(gòu)造板塊相互移動(dòng)的地方，是地球上三大板塊邊界之一，全球長度約為 4.8 萬公里，其他板塊邊界分別是全球洋中脊系統(tǒng)（約 6.5 萬公里）和俯沖帶（約 5.5 萬公里）。

幾十年來，人們一直在研究洋中脊和俯沖帶的碳循環(huán)。相比之下，科學(xué)家們對(duì)海洋轉(zhuǎn)換斷層中的二氧化碳關(guān)注相對(duì)較少，在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，轉(zhuǎn)換斷層被認(rèn)為是"有點(diǎn)無聊"的地方，因?yàn)槟抢锏膸r漿活動(dòng)很少。"克萊因說："我們現(xiàn)在拼湊起來的結(jié)果是，沿著這些海洋轉(zhuǎn)換斷層暴露出來的地幔巖石可能是一個(gè)巨大的二氧化碳匯。"

地幔的部分融化釋放出二氧化碳，這些氣體碳夾雜在熱液中，與靠近海底的地幔發(fā)生反應(yīng)，并在那里被捕獲。

《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表的一項(xiàng)新的期刊研究報(bào)告的第一作者克萊因說："這是地質(zhì)碳循環(huán)中以前不為人知的一部分。由于在以前對(duì)全球二氧化碳地質(zhì)通量的估算中沒有考慮到轉(zhuǎn)換斷層，因此巖漿二氧化碳向改變了的洋幔和海水的質(zhì)量轉(zhuǎn)移可能比以前想象的要大。"

地質(zhì)排放與氣候

克萊因說："與人為二氧化碳（或人類驅(qū)動(dòng)的二氧化碳）相比，轉(zhuǎn)換斷層排放的二氧化碳量可以忽略不計(jì)。然而，從地質(zhì)時(shí)間尺度來看，在人類排放如此多的二氧化碳之前，地球地幔（包括轉(zhuǎn)換斷層）的地質(zhì)排放是地球氣候的主要驅(qū)動(dòng)力。"

正如論文所述，據(jù)估計(jì)，全球人為二氧化碳排放量 約為每年 36 千兆噸（Gt），這使大氣和水圈的平均地質(zhì)排放量（每年 0.26 千兆噸）相形見絀。然而，在地質(zhì)時(shí)間尺度上，來自地球地幔的二氧化碳排放量在調(diào)節(jié)地球氣候和宜居性以及包括海洋、大氣層和巖石圈在內(nèi)的地表儲(chǔ)層中的碳濃度方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，當(dāng)然，這是在人類活動(dòng)燃燒化石燃料之前。

通過地質(zhì)研究了解氣候變化

"為了充分了解現(xiàn)代人類造成的氣候變化，我們需要了解地球深層過去的自然氣候波動(dòng)，這與地球自然碳循環(huán)的擾動(dòng)息息相關(guān)。我們的工作提供了有關(guān)地球地幔和海洋/大氣系統(tǒng)之間碳長時(shí)間尺度通量的見解，"該研究的合著者、佛蒙特州本寧頓學(xué)院教師蒂姆-施羅德（Tim Schroeder）說。"數(shù)百萬年來，這種碳通量的巨大變化導(dǎo)致地球氣候變得比現(xiàn)在溫暖或寒冷得多。"

為了更好地了解地幔和海洋之間的碳循環(huán)，研究人員分析了圣保羅轉(zhuǎn)換斷層中"地幔橄欖巖礦物碳化過程中"皂石和其他含鎂集合體的形成。認(rèn)為該斷層是富含二氧化碳的熱液流體的通道，而橄欖巖的碳化則可能成為排放二氧化碳的巨大的匯。

研究人員在論文中認(rèn)為，"低度熔化會(huì)產(chǎn)生富含不相容元素、揮發(fā)物，特別是二氧化碳的熔體，而在大洋轉(zhuǎn)換斷層處存在橄欖巖，這兩種因素結(jié)合在一起，為廣泛的礦物碳化創(chuàng)造了有利條件"。

這些巖石是在 2017 年對(duì)該地區(qū)進(jìn)行巡航時(shí)使用載人車輛采集的。找到并分析這些巖石"簡直是夢想成真"。克萊因說："我們?cè)?2年前就預(yù)測到了碳酸鹽改變的洋幔巖的存在，但我們?cè)谌魏蔚胤蕉颊也坏剿鼈儭Ｎ覀冊(cè)巴撊簫u探索低溫?zé)嵋夯顒?dòng)，但都以失敗告終。令人難以置信的是，我們竟然能在一個(gè)轉(zhuǎn)換斷層中找到這些巖石，因?yàn)槲覀兪窃趯ふ移渌麞|西時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)它們的。"