地球是太陽係八大行星之一，它被厚厚的大氣層包圍。地球大氣的演化經曆了原始大氣、次生大氣和現在大氣三代，從(cong) 原始大氣中二氧化碳濃度接近25%下降到現在的0.04%。經過漫長的過程，地球原始大氣中的二氧化碳都去哪兒(er) 了？

　　碳酸鹽岩——古代二氧化碳的歸宿

　　有資料顯示：地球上二氧化碳濃度下降的同時，碳酸鹽岩的比例在增加。在地球係統中，岩石圈是最大的碳庫，儲(chu) 存在碳酸鹽岩中的碳量大於(yu) 6.0×108億(yi) 噸，分別是海洋和陸地植被碳庫的1562倍和3萬(wan) 倍。這表明，在長時間尺度上碳酸鹽岩的形成對地質曆史時期大氣二氧化碳產(chan) 生巨大的匯效應。碳酸鹽岩在全球的分布麵積達到2200萬(wan) 平方千米，約占陸地麵積的15%。作為(wei) 地球上最大的碳庫，碳酸鹽岩與(yu) 現代大氣是否還存在源匯關(guan) 係？碳酸鹽岩風化產(chan) 生的土壤對植被生長及其生態係統的影響，成為(wei) 全球碳循環研究的熱點。

　　以中國科學院院士袁道先為(wei) 首的團隊，在岩溶碳循環方麵進行了大量的研究工作並引起國際同行的廣泛興(xing) 趣，國際岩溶研究中心常務副主任曹建華研究員即是該團隊的一員。他帶領課題組成員打造出一個(ge) 岩溶碳匯研究基地，地點選擇在桂林市靈川縣潮田鄉(xiang) 的毛村。毛村是一個(ge) 麵積約10多平方千米的小村落，但世界各地的地質研究者卻紛至遝來，吸引他們(men) 的就是毛村基地豐(feng) 富的地質地貌特征。

　　毛村有一個(ge) 清晰的地下岩溶流域的邊界，它有一套完整的岩性組合，有碎屑岩地區即非岩溶地區的環境和岩溶的環境。這對岩溶生態係統來講，是非常有利的一個(ge) 對比。在毛村可看到植被的演化過程，從(cong) 森林、灌叢(cong) 、草地，還有耕地，這些土地利用方式和地表的植被覆蓋在毛村都能夠發現。在以碳酸鹽岩為(wei) 主體(ti) 的毛村，陡峭險峻的山峰、山地間巨型的窪地，處處展現岩溶地區獨有的地貌特征。

　　碳酸鹽岩的溶解——現代二氧化碳的捕手

　　岩溶作用是水對可溶性岩石進行以化學溶蝕作用為(wei) 主要特征，包括水的機械侵蝕和崩塌作用，以及物質的攜出、轉移和再沉積的綜合地質作用。

　　在自然雨水作用下，碳酸鹽岩尤其是石灰岩表麵會(hui) 形成大量的溶痕、溶溝、溶槽。碳酸鹽岩在雨水溶蝕的同時，也有生物作用的參與(yu) 。而且，這種生物的鑽孔作用成效顯著。實際上，生物作用對碳酸鹽岩溶解的過程貢獻量，有數據顯示可以達到26.4%到64%。

　　岩溶地區碳酸鹽岩在雨水作用下的溶解過程就是岩溶碳匯過程，碳酸鹽岩的溶解，水和二氧化碳是兩(liang) 個(ge) 重要的驅動力。

　　為(wei) 了驗證岩溶碳循環的過程和存在，研究人員在毛村的背地坪和小龍背選擇了一個(ge) 岩溶泉水和一條碎屑岩地區的細流分別進行水指標檢測。兩(liang) 條水流相距1000米，監測數據卻差距驚人。經過長時間的監測，研究團隊得到了十分珍貴的數據。首先是水的溫度，岩溶水的水溫常年保持在一個(ge) 相對穩定的狀態，而碎屑岩地區的水溫隨著季節的變化也就是隨著氣溫的變化在波動。這說明岩溶泉水基本上是來自地下的，受地表的影響比較少。跟岩溶作用或者說跟岩溶碳匯密切相關(guan) 的另外一個(ge) 指標就是鈣的含量。有數據表明，碳酸鹽岩的溶解存在著清晰的岩溶碳循環過程。

　　二氧化碳在岩溶動力係統中的“旅行”

　　在岩溶動力係統中，岩溶植被通過光合作用吸收大氣二氧化碳，繼而形成的枯枝落葉和腐殖質被微生物分解，形成土壤二氧化碳。一般來說，岩溶地區土壤呼吸的速率比碎屑岩區低，同時土壤二氧化碳濃度的年通量岩溶區要比碎屑岩區少25%，這些二氧化碳去哪裏了？岩溶地區土壤呼吸減少的二氧化碳又去了哪裏？

　　通過毛村基地一係列的實驗監測，研究人員對岩溶碳循環過程有了一個(ge) 相對完整的認識，並找到了在各種環境下，碳酸鹽岩的溶解對大氣二氧化碳消耗的證據。首先，在岩石裸露的地區，碳酸鹽岩在雨水作用下溶解，消耗大氣二氧化碳，並將其以無機碳的形式轉移到水體(ti) 中；在有植被覆蓋的地區，土壤、植被形成高濃度和高循環強度的二氧化碳環境，加速了土下碳酸鹽岩的溶解，增加岩溶碳匯量，同時也將二氧化碳以無機碳的形式轉移到水體(ti) 中；在無機碳隨水遷移過程中，因水動力條件的改變，轉化為(wei) 二氧化碳，一部分返回到大氣，如洞穴環境的高濃度二氧化碳和石筍的沉積；具有高濃度無機碳的岩溶水，刺激水生植物光合作用，將無機碳轉化為(wei) 有機碳。

　　當然，二氧化碳的旅程並未就此結束，我們(men) 將進一步追逐它的腳步，徹底解開二氧化碳失蹤之謎。（作者：曹建華 楊 慧，單位：中國地質調查局岩溶地質研究所）