山地生长可影响温室效应——岩石的风化可以结合或释放二氧化碳
带有黄褐色风化液的活跃基岩渗流；庐山——台湾。来源：克里斯汀库克（GFZ）
岩石的风化可以结合或释放二氧化碳——在活跃的山脉中，二氧化碳的释放占主导地位。
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台湾是一个极端的岛屿：严重的地震和台风反复袭击该地区并改变景观，有时甚至是灾难性的。这使台湾成为地球科学的绝佳实验室。例如，岛屿中心的侵蚀过程比其最南端的速度要快一千倍。这种侵蚀率的差异会影响岩石的化学风化作用，并在数百万年的范围内深入了解我们星球的碳循环。
由德国地球科学研究中心 (GFZ) 的 Aaron Bufe 和 Niels Hovius 领导的一组研究人员现在利用不同的侵蚀率，研究了岩石的隆起和侵蚀如何决定碳排放和吸收的平衡。令人惊讶的结果：在高侵蚀率下，风化过程会释放二氧化碳；在低侵蚀率下，它们从大气中隔离碳。该研究已发表在《自然地球科学》上。
这一切的背后是构造和化学过程。特别是在快速增长的山区，构造抬升和侵蚀不断地将新鲜的岩石材料从地下带出。在那里，它暴露在循环的酸性水中，酸性水溶解或改变了岩石。根据岩石的类型，这种风化对地球气候的影响非常不同。例如，如果土壤中的碳酸与硅酸盐矿物接触，石灰石（碳酸钙或 CaCO3）会沉淀出来，然后碳会在其中结合很长时间。在硫铁矿和石灰石等含硫矿物组合的情况下，情况正好相反。当黄铁矿与水和氧气接触时形成的硫酸溶解碳酸盐矿物，从而产生二氧化碳。
造山和化学风化之间的这种关系被认为会在数百万年的范围内影响我们星球的气候。但是阿尔卑斯山或喜马拉雅山的生长究竟是如何影响气候的呢？硅酸盐风化会加速，导致气候变冷吗？还是硫酸对石灰石的溶解占主导地位，从而导致大气中二氧化碳的浓度上升，并伴随着全球变暖？
带有黄铁矿颗粒（金）和碳酸盐沉淀（白色）的变质细沉积物（片岩）。图片来源：洛林大学 Albert Galy
这个问题在台湾南部可以回答。台湾位于俯冲带，海洋板块在亚洲大陆下方滑动。这种俯冲导致山脉快速增长。虽然岛的中心已经屹立了数百万年，但南端才刚刚从海中露出来。那里的山脉地势低，侵蚀相对缓慢。再往北，那里的山脉陡峭而高大，新鲜的岩石很快就被带到地球表面来风化。有用的是，台湾南部的岩石是世界上许多年轻山脉的典型代表，主要含有硅酸盐矿物，还有一些碳酸盐和黄铁矿。
在他们的研究中，研究人员对以不同侵蚀率从这些山脉收集水的河流进行了采样。根据溶解在河流中的物质，研究人员估计了风化中硫化物、碳酸盐和硅酸盐矿物的比例。这些结果使他们能够估计被隔离的二氧化碳量和风化反应释放的二氧化碳量。第一作者 Aaron Bufe 报道说：“我们发现，在台湾最南端，大气中的二氧化碳封存占主导地位。然而，在更远的北方，山脉侵蚀得更快，碳酸盐和硫化物的风化速率占主导地位，并释放出二氧化碳。”
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那么，山脉的风化会增加大气中的二氧化碳吗？Aaron Bufe 说：“我们可以对台湾做出相对好的陈述。在这个最活跃的山区，化学风化似乎是由于化学风化而向大气排放二氧化碳的净排放物。但是，当从山上冲下来的沉积物被困在广阔的冲积平原上时，情况可能会发生变化。就像在喜马拉雅山或阿尔卑斯山脚下一样。这些沉积物通常富含硅酸盐，其风化作用会隔离二氧化碳。此外，造山不仅将含有黄铁矿和碳酸盐的沉积岩带到地球表面，还带来了由凝固的岩浆形成并含有许多能迅速风化的新鲜硅酸盐的岩石类型。