Nature发表中国科学家大洋钻探新成果:揭示新近纪全球大洋有机碳埋藏历史

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Nature发表中国科学家大洋钻探新成果:揭示新近纪全球大洋有机碳埋藏历史

2023年1月4日,国际顶级学术期刊Nature(《自然》)以长文(Article)形式在线发表题为“Neogene burial of organic carbon in the global ocean” (新近纪全球大洋有机碳埋藏)的文章。论文由中国海洋大学海洋地球科学学院李孜晔博士为第一作者,美国得克萨斯农工大学张一歌博士(终身教授)为通讯作者,并联合来自美国莱斯大学、英国利兹大学的知名学者共同完成。这项研究综合了国际大洋发现计划(IODP)在全球不同海盆共计81个站位的岩芯总有机碳测试数据和地质年代框架(图1),建立了基于海底有机碳埋藏速率的自下而上(Bottom-up)计算方法,首次揭示了新近纪 (23.0-3.0 Ma) 海底有机碳埋藏变化历史,发现海底有机碳埋藏时空变率远高于以往的估计

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图1.研究站位在Longhurst生物地球化学省上的位置分布

地质历史时期埋藏在大洋海底沉积物中的有机碳能够有效地与地球表层系统隔离,海底因此成为大气二氧化碳的重要碳汇,对调控全球碳循环发挥重要作用。当前全球气候变化加剧背景下,准确估算地质历史时期有机碳在全球大洋海底的埋藏速率,揭示有机碳埋藏对地球气候系统的反馈效应,成为目前全球碳循环研究广泛关注的热点问题。传统上有机碳埋藏速率估算主要基于有机碳和无机碳质量平衡方法,然而这一方法在关键参数估算上存在相当大不确定性,导致对全球大洋海底有机碳埋藏速率估算存在非常大偏差。

这项研究指出,在上新世和中新世早期全球近海、陆架和深海沉积扇普遍存在有机碳埋藏峰值,这与造山期隆升和(或)冰川侵蚀导致高沉积物通量密切相关,陆源物质输入通量高的区域因而成为有机碳埋藏“热点” (hotspots);而在开阔海洋,海底有机碳埋藏则更多受到海洋生产力变化影响。在中新世中期,气候变暖导致海洋中异养细菌新陈代谢速率加快,有机质再矿化速率升高,使得海底有机碳埋藏速率降低,从而对气候产生正反馈效应(图2)。这一结论对于认识地质历史时期以及当前全球变暖背景下海洋有机碳埋藏、全球碳循环和气候系统演变均具有重要意义。

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图2. 采用不同区域定义的新近纪全球海底有机碳埋藏速率,虚线代表现代海底有机碳平均埋藏速率

Li, Z., Zhang, Y.G., Torres, M. et al. Neogene burial of organic carbon in the global ocean. Nature 613, 90–95 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05413-6.

原文链接:Neogene burial of organic carbon in the global ocean | Nature