研究一塊岩石就像閱讀一本書，伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）海洋化學與地球化學部副科學家弗里德-克萊因（Frieder Klein）說，岩石是有故事的。克萊恩和他的同事分析了巴西海岸外約500 公里處聖保羅大洋轉換斷層中聖彼得和聖保羅群島被淹沒側翼的岩石，這些岩石講述了一個關於部分地質碳循環的奇妙而又前所未知的故事。

新的研究發現，海洋轉換斷層是重要的、以前被低估的二氧化碳匯對現有的地球地質碳循環概念提出了挑戰。這項研究強調了自然地質排放在塑造地球氣候歷史中的關鍵作用，並強調了在應對當代氣候變遷的背景下深入了解這些過程的必要性。上圖為改變的地函岩石切片。圖片來源：Solvin Zankl

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

幾十年來，人們一直在研究洋中脊和俯衝帶的碳循環。相較之下，科學家對海洋轉換斷層中的二氧化碳關注相對較少，在相當長的一段時間裡，轉換斷層被認為是”有點無聊”的地方，因為那裡的岩漿活動很少。”克萊恩說：”我們現在拼湊起來的結果是，沿著這些海洋轉換斷層暴露出來的地函岩石可能是一個巨大的二氧化碳匯。”

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生反應，並在那裡被捕獲。

首席科學家弗里德-克萊因（Frieder Klein）和”深海漫遊者”號領航員艾倫-斯考特在探索水下碳酸鹽平台。圖片來源：Novus Select

《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表的一項新的期刊研究報告的第一作者克萊恩說：”這是地質碳循環中以前不為人知的一部分。由於在以前對全球二氧化碳地質通量的估算中沒有考慮到轉換斷層，因此岩漿二氧化碳向改變了的洋幔和海水的質量轉移可能比以前想像的要大。”

地質排放與氣候

克萊恩說：”與人為二氧化碳（或人類驅動的二氧化碳）相比，轉換斷層排放的二氧化碳量可以忽略不計。然而，從地質時間尺度來看，在人類排放如此多的二氧化碳之前，地球地函（包括轉換斷層）的地質排放是地球氣候的主要驅動力。”

如論文所述，據估計，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排放量（每年0.26 千兆噸）相形見絀。然而，在地質時間尺度上，來自地球地函的二氧化碳排放量在調節地球氣候和宜居性以及包括海洋、大氣層和岩石圈在內的地表儲層中的碳濃度方面發揮了關鍵作用，當然，這是在人類活動燃燒化石燃料之前。

透過地質研究了解氣候變遷

“為了充分了解現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，這與地球自然碳循環的擾動息息相關。我們的工作提供了有關地球地函和海洋/大氣系統之間碳長時間尺度通量的見解，”該研究的合著者、佛蒙特州本寧頓學院教師蒂姆-施羅德（Tim Schroeder）說。”數百萬年來，這種碳通量的巨大變化導致地球氣候變得比現在溫暖或寒冷得多。”

為了更了解地函和海洋之間的碳循環，研究人員分析了聖保羅轉換斷層中”地函橄欖岩礦物碳化過程中”皂石和其他含鎂集合體的形成。認為該斷層是富含二氧化碳的熱液流體的通道，而橄欖岩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為，”低度熔化會產生富含不相容元素、揮發物，特別是二氧化碳的熔體，而在大洋轉換斷層處存在橄欖岩，這兩種因素結合在一起，為廣泛的礦物碳化創造了有利條件”。

這些岩石是在2017 年對該地區進行巡航時使用載人車輛採集的。找到並分析這些岩石”簡直是夢想成真”。克萊恩說：「我們在12年前就預測到了碳酸鹽改變的洋幔岩的存在，但我們在任何地方都找不到它們。我們曾前往該群島探索低溫熱液活動，但都以失敗告終。令人難以置信的是，我們竟然能在一個轉換斷層中找到這些岩石，因為我們是在尋找其他東西時偶然發現它們的。”

編譯來源：ScitechDaily