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2023年1月4日，國際頂級學術期刊Nature（《自然》）以長文（Article）形式在線發表題為“Neogeneburialoforganiccarbonintheglobalocean”（新近紀全球大洋有機碳埋藏）的文章。論文由中國海洋大學海洋地球科學學院李孜曄博士為第一作者，美國德州A&M大學張一歌博士（終身教授）為通訊作者，并聯合來自美國萊斯大學、英國利茲大學的知名學者共同完成。

地質歷史時期埋藏在大洋海底沉積物中的有機碳能夠有效地與地球表層系統隔離，海底因此成為大氣二氧化碳的重要碳匯，對調控全球碳循環發揮著重要的作用。在當前全球氣候變化加劇的背景下，準確估算地質歷史時期有機碳在全球大洋海底的埋藏速率，揭示有機碳埋藏對地球氣候系統的反饋效應，成為目前全球碳循環研究所廣泛關注的熱點問題。傳統上有機碳埋藏速率的估算主要是基于有機碳和無機碳的質量平衡方法，然而這一方法在關鍵參數的估算上存在相當大的不確定性，導致對全球大洋海底有機碳埋藏速率的估算存在非常大的偏差。

該研究綜合了國際大洋發現計劃（IODP）在全球不同海盆共計81個站位上的巖芯總有機碳測試數據和地質年代框架，建立了基于海底有機碳埋藏速率的自下而上（Bottom-up）計算方法，首次揭示了新近紀(23.0-3.0Ma)海底有機碳埋藏的變化歷史，發現海底有機碳埋藏的時空變率遠高于以往的估計。研究指出，在上新世和中新世早期全球近海、陸架和深海沉積扇普遍存在有機碳埋藏的峰值，這與造山期隆升和（或）冰川侵蝕導致的高沉積物通量密切相關，陸源物質輸入通量高的區域因而成為有機碳埋藏的“熱點”(hotspots)；而在開闊海洋，海底有機碳的埋藏則更多地受到海洋生產力變化的影響。在中新世的中期，氣候變暖導致海洋中異養細菌新陳代謝速率加快，有機質再礦化速率升高，使得海底有機碳埋藏速率降低，從而對氣候產生正反饋效應（圖2）。這一結論對于認識地質歷史時期以及當前全球變暖背景下海洋有機碳埋藏、全球碳循環和氣候系統演變均具有重要意義。

文：王厚杰