2022年5月25日，《自然》（Nature）杂志刊发澳大利亚西澳大利亚大学研究团队的文章《地球构造碳输送带的演化》（Evolution of Earth’s tectonic carbon conveyor belt），研究人员重建了海洋板块碳储层，并使用热力学建模跟踪俯冲碳的去向，从而重现了地球深部碳循环带的演化历史，并为未来的碳循环模型提供了边界条件。已有研究认为碳释气完全是由板块构造驱动的，但该研究表明沉积过程在地球历史的某些时期与板块构造相结合时也可以对地球深部碳的回收利用起关键作用。

板块构造运动是地球的一个独特过程，板块俯冲将碳带入地球深处，并促进其返回到大洋中脊和火山弧的表面，形成了由板块构造推动的碳传送带。这个过程是周期性的，对于地球的气候和宜居性、生命的进化以及钻石和其他矿物的形成起着关键作用。虽然对其现代功能的理解得到了直接观察的支持，但其随时间的历史变化却很难被量化。在该研究中，研究人员重建了海洋板块碳储层，并使用热力学模型跟踪俯冲碳的走向。研究发现，在2.5亿年到6600万年前的中生代，板块构造过程在推动气候变化方面发挥了关键作用。三叠纪—侏罗纪的冷却与固体地球释气的减少相关，而白垩纪的温室条件可能与高速板块构造驱动的释气增加一倍有关。此外，进入次大陆地幔的相关“碳俯冲超通量”可能引发了北美钻石的形成。在新生代，大陆碰撞减缓了海底扩张，减少了构造驱动的脱气，而深海碳酸盐沉积物成为地球上最大的碳汇。火山弧下该储层的俯冲和脱挥发分导致新生代碳释气增加，超过2000万年前的大洋中脊成为碳排放的主要来源。新生代冷却期间固体地球碳排放量的增加需要增加大陆硅酸盐风化通量以吸收大气中的二氧化碳。研究人员认为，新研究的模型挑战了碳释气仅由板块构造驱动的传统观点，而是提出深海沉积碳酸盐岩储集层的新近纪生长在增加俯冲带碳释气方面具有关键作用。

研究人员表示，这项研究改变了如何认识和量化地球上重要的化学储层。新的模型不仅揭示了碳的行星循环，还揭示了锶、铀、稀土元素和黄金等其他元素的循环过程。在未来，这可能使更有针对性的勘探成为可能，从而降低环境足迹。

转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2022年第11期，刘文浩 编译。