深海源CO2 释放对海洋硅酸盐风化固碳效应的调控机制研究

本研究针对韩国海台浅层沉积物中高浓度CO2 的起源与行为机制，通过地球化学分析与1D建模揭示生物源（δ13 C≈-21‰）与热成因源（δ13 C≈-9‰）CO2 的交互作用，发现热成因CO2 通量（高达232,307 ppmv）通过基底断裂输入，抑制硅酸盐风化固碳路径，为海洋碳循环模型提供关键参数。

　　

在全球碳循环的复杂拼图中，海洋沉积物扮演着"沉默的调节者"角色，其通过硅酸盐风化(MSiW)将CO₂
转化为碳酸氢盐的机制，被认为是地质时间尺度上调控气候的关键阀门。然而，当深海热成因CO₂
通过断层系统大规模涌入沉积层时，这套精密的碳平衡机制将面临怎样的挑战？韩国海洋科学技术院的科研团队在《Marine and Petroleum Geology》发表的研究，首次揭示了韩国海台这一火山-构造活跃区中，两种截然不同的CO₂
来源如何重塑海洋固碳路径。

研究团队采用活塞取芯技术获取4个站位的沉积柱状样（22GH-P02/04/06/09），结合孔隙水离子色谱、CO₂
碳同位素（δ¹³
C_CO2
）分析和1D反应-运移模型，通过对比Ca²⁺
/Mg²⁺
剖面与碳酸盐饱和指数，解析不同来源CO₂
的归宿路径。

同位素指纹揭示CO₂
双源格局
22GH-P02/P09站位的CO₂
浓度（1,690-11,931 ppmv）与δ¹³
C值（-21‰）指向微生物硫酸盐还原(SR)主导的生物成因；而22GH-P04/P06站位的异常高浓度（232,307 ppmv）与偏重的δ¹³
C（-9‰）则揭示其源自火山岩脉与基底断裂输送的热成因CO₂
。

生物成因CO₂
的碳酸盐陷阱
1D模型显示生物成因CO₂
在9.5 mbsf处达38,500 ppmv峰值，伴随Ca²⁺
浓度下降与文石饱和指数升高，证实其通过MSiW反应（CaSiO₃
+2CO₂
→Ca²⁺
+2HCO₃
^-
）转化为自生碳酸盐沉淀。

热成因CO₂
打破碳平衡
热成因CO₂
的输入使孔隙水CO₂
分压升高两个数量级，导致Ca²⁺
/Mg²⁺
剖面出现反向趋势，表明超高浓度CO₂
抑制硅酸盐风化，转而形成游离气相或水合物封存。

这项研究揭示火山活跃区深海CO₂
通量可能通过双重机制影响全球碳预算：生物成因CO₂
促进长效固碳，而热成因CO₂
的脉冲式释放可能短期内削弱海洋固碳能力。该发现为完善气候模型中的"地质碳通量-硅酸盐风化反馈"参数提供关键证据，提示在评估海洋碳汇时需重点监测构造活跃区的CO₂
来源构成。