高等维管植物影响玄武岩风化的小流域地球化学研究与新生代大气CO2浓度模拟

新生代构造驱动气候变化假说认为喜马拉雅造山运动导致大陆硅酸盐风化和有机碳埋藏吸收大气CO2增强，驱使大气CO2浓度之间(pCO2)下降，成为全球变冷和两极冰盖生长前提条件。大陆风化和有机碳埋藏吸收大气CO2增强必然导致碳循环不平衡，是构造驱动气候变化假说面临的最大挑战。本项目通过理论分析表明洋岛和岛弧玄武岩风化与pCO2之间的负反馈机制可能是解决碳循环不平衡的关键，即大陆硅酸盐风化和有机碳埋藏增强驱使pCO2下降，直到pCO2下降导致洋岛和岛弧玄武岩风化吸收大气CO2的减少恰好可以弥补大陆硅酸盐风化和有机碳埋藏吸收大气CO2的增加。进一步研究发现植物风化的CO2施肥效应可能是联系玄武岩风化速度与pCO2之间最主要的反馈机制。为此，本项目将运用小流域河流地球化学方法，研究高等维管植物对玄武岩风化的促进作用，并结合模拟计算研究，为探讨新生代碳循环与构造抬升和气候演化之间的关系提供依据。

一般认为，大气 CO2 浓度下降是新生代全球变冷和冰盖生长主要原因。但是，关于驱使大气CO2 浓度下降动力机制还不清晰，并主要存在两种相互矛盾的假说，即 BLAG 模型与构造驱动假说。根据项目计划书，被资助人进行了全国多处玄武岩区域的小流域水化学研究，同时建立了整合海洋碳锶锇同位素记录的长尺度碳循环逆向计算模型（ 跷跷板模型），恢复了过去一亿年来主要的碳循环通量，为深入探讨碳循环演化提供了数据支撑。 该模型把构造驱动气候变化假说和 BLAG 碳循环模型和谐统一起来。该模型为解决构造驱动气候变化假说中碳循环不平衡问题提供了新途径，也避免了 BLAG 模型中驱动力的问题。该理论模型也成功解释了新生代海水 Li 同位素演化。根据同位素模型和河流地球化学研究，申请者和合作者一起发现沉积地层硫酸风化与碳酸岩风化结合是一种碳源。新生代沉积地层风化很大程度上弥补了大陆硅酸盐风化增加的大气 CO2 吸收，该研究成果发表于 nature。本项目资助下共发表了9篇与本项目紧密相关的SCI论文，其中nature 1篇，GCA 2篇，EPSL 3篇，QR 1篇；另有一篇EPSL在修改中。