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构造活动或驱动长期气候变化

  3月14日每日科学网站报道,《科学》(Science)刊载题为“热带地区的弧-陆碰撞决定了地球的气候状态”(Arc-continent collisions in the tropics set Earth’s climate state)一文,研究人员发现,热带地区的火山弧与大陆之间有无碰撞,会决定长期的地球气候趋势。

  究竟有哪些因素会影响大气中的CO2含量?有些人认为是CO2源,而有些人则持反对意见,认为在长时间尺度上是CO2的汇导致了气候变化。本文作者认为主要原因在于汇,尤其是那些能通过化学反应吸收CO2的大量岩石沉积。但这些碳汇不是均匀地分散在地表。

  这些汇的活动取决于多种因素。水在化学反应过程中十分重要。造山运动会抬升新岩石,使其暴露出来,从而增加化学反应。在地势平坦区,土壤会对地下岩石形成保护层。岩石的种类也是一个关键因素。那些富含铁与镁元素的岩石,其化学键较简单,更容易被打破。这就使得这些镁铁质岩石(如玄武岩)比那些像花岗岩一样拥有更复杂化学纽带的岩石能够更好地发挥碳汇作用。板块构造驱动这种地质碳循环。当一个板块在另一个板块下滑动,最常见的就是一个高密度海洋板块在一个大陆板块之下,熔化的岩石会在上层板块催生一排火山,即火山弧。太平洋西北部的喀斯特山脉就是一个例子。

  研究人员认为,这些火山弧与其他陆地的碰撞会抬升镁铁质岩石。这些岩石很容易被腐蚀,尤其是在温暖潮湿的热带地区,而那些沉积物会被带入海洋,并在海中消耗CO2。因此他们推断,在热带地区发生的这些碰撞,会促使气候冷却。为了验证这一假设,研究团队重建了科学家们在过去数十年间建立起来的大陆板块运动与造山事件。他们能借此获知火山弧与大陆之间的碰撞曾在何时何地发生。之所以将时间区间限定为过去的5亿年,是因为更早时期的地质记录很不完整,因此对地质活动的重建难以准确把握。

  结合了地理与温度资料之后,研究人员发现,过去5亿年间,冰川气候发生在热带大陆与火山弧广泛碰撞的时期。这些撞击还有一种附加效应,即停止火山弧的活动,从而阻断了CO2源。研究人员认为,如果这是火山效应的话,那么火山的位置就不重要了。只有在讨论风化效应时,纬度因素才会有影响。但该研究团队也发现,气候变化与热带地区的碰撞之间的联系确实比其他地区的更为紧密。

  延伸阅读:https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190314192549.htm(《气候变化动态》编译报道)

 
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