秘鲁安第斯山脉高处的山体滑坡使富含有机物的岩石暴露在风化作用下，从而释放出二氧化碳。图片来源：Robert Hilton

当在古代海底形成的岩石（植物和动物埋在沉积物中）被推回地球表面时，就会发生这种过程，例如，当喜马拉雅山或安第斯山脉等山脉形成时。这会使岩石中的有机碳暴露在空气和水中的氧气之中，氧气会发生反应并释放二氧化碳。这意味着风化岩石可能是二氧化碳的来源，而不是通常认为的碳汇。

到目前为止，已经证明了测量岩石中风化有机碳释放的二氧化碳是困难的。在这项新的研究中，研究人员使用了一种示踪元素（铼），当岩石有机碳与氧气反应时，这种元素会释放到水中。通过对河水进行采样以测量铼含量，可以量化二氧化碳的释放量。然而，对世界上所有的河水进行采样以获得全球估计将是一个重大挑战。

为了在地球表面进行升级，研究人员做了两件事。首先，他们计算出地表附近岩石中有多少有机碳。其次，他们找出了这些岩石暴露最快的地方，即陡峭山区的侵蚀处。

法国南部的高度侵蚀使这些沉积岩暴露在风化之下，随着古老的有机碳分解，释放出二氧化碳。图片来源：Robert Hilton

牛津大学地球科学系领导这项研究的研究员Jesse Zondervan博士，说：“当时的挑战是如何在考虑不确定性的同时，将这些全球地图与河流数据相结合。我们将所有数据输入牛津大学的一台超级计算机，模拟物理、化学和水文过程的复杂相互作用。通过把这个巨大的行星拼图拼凑起来，我们最终可以估算出这些岩石风化并呼出它们古老的古碳进入空气时排放的二氧化碳总量。”

然后可以将其与硅酸盐矿物的自然岩石风化所能吸收的二氧化碳量进行比较。研究结果确定了许多大面积的风化是二氧化碳来源，这对目前关于风化如何影响碳循环的观点提出了挑战。二氧化碳释放的热点集中在高抬升率的山脉，这些山脉导致沉积岩暴露，如喜马拉雅山脉东部、落基山脉和安第斯山脉。据发现，全球岩石有机碳风化释放的二氧化碳每年为6800万吨。

资助该研究的ROC-CO2研究项目负责人Robert Hilton教授（牛津大学地球科学系）表示：“这比目前人类燃烧化石燃料排放的二氧化碳减少了约100倍，但与世界各地火山释放的二氧化碳量相似，这意味着它是地球自然碳循环的关键参与者。”

影响和未来方向

这些通量可能在地球的过去发生了变化。例如，在造山运动期间，产生了许多含有有机物的岩石，二氧化碳的释放量可能更高，在过去影响了全球气候。

正在进行和未来的工作正在研究人类活动导致的侵蚀变化，以及人为气候变化导致的岩石变暖，如何增加这种自然的碳泄漏。 该团队现在提出的一个问题是，这种自然二氧化碳排放量是否会在未来一个世纪增加。希尔顿说：“目前我们还不知道——我们的方法使我们能够提供一个稳健的全球估计，但还没有评估它会如何变化。”

Zondervan博士总结道：“虽然岩石风化释放的二氧化碳与当今人类排放量相比很小，但对这些自然通量的了解将有助于我们更好地预测我们的碳预算。”