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在数百万年的时间尺度上，地球的表面的温度很大程度上是由海洋-大气系统的碳源一手决定的。因为碳的主要形式-二氧化碳，俗称温室气体，他可通过“温室效应”使地球表面温度上升。自工业革命以来，工业原料燃烧，人类活动大幅度加剧，大气中二氧化碳浓度不断升高，导致全球变暖不断上演。

但是，一个被科学家们证实的事实就是地球过去曾多次显著降温变冷，大片地表被冰盖和冰川覆盖，地球变成一个大“雪球”。这些地球被长期冰川覆盖的时期常被称为“冰河时代”，那么，是什么地质作用控制了冰河世纪的生死存亡？

本文作者先算了一笔账，目前对全球二氧化碳消耗的估计，主要来自高度易风化区域:约10-20%的土地面积占硅酸盐风化过程中约50-75%的二氧化碳消耗。这些高度易风化的地区，如东南亚，主要位于温暖潮湿的热带地区，地形起伏较大，由富含钙镁基性和超镁基性岩石组成，它们的溶解速率比长英质岩石快。总的来说，也就是热带雨带的玄武岩水系比热带以外的花岗质水系消耗二氧化碳的速率高约两个数量级。

在现代气候下，热带辐合带每年的迁移导致赤道附近10~20处的热带雨带。热带雨带位于上升的哈德利环流分支的下方，哈德利环流在地球历史上一直局限于低纬度。因此，地质数据加上古地理重建可以用来估计热带雨带内的地形和岩性随时间的变化。值得注意的是，当气候变暖或变冷时，热带地区保持相对温暖和潮湿，具有较高的风化率，因此全球气候能力对热带地区的古地理变化特别敏感。

既然发现了渠道，说干就干，本文作者使用地理学模型“重建”了过去5亿年中地质板块的变动情况，惊奇的发现这期间所有3次冰河期都出现在大陆板块和火山岛弧在热带地区相撞事件之后。火山岛弧指大洋中成弧形分布并有火山活动的群岛。

在弧-大陆碰撞过程中，火山弧俯冲到大陆上，形成蛇绿岩，蛇绿岩沿缝合带保存下来，标志着古海洋的位置。弧岩和蛇绿岩主要由玄武岩和超镁质岩组成，前面已经交代过，这些岩石富含钙和镁，通过硅酸盐风化作用有效地消耗CO2(Kump，；Dessert，)。碰撞带中的蛇绿岩可以沿着走向延伸数万公里，并在大陆边缘被推覆时逐渐被抬升至地表。热带地区的高化学风化率和抬升过程中形成的地形相结合，使得低纬度的弧-大陆碰撞特别有效地将大量的弧形阳离子释放到海洋中，从而增加了全球的耐候性，推动全球变冷。

最后，作者提出，地球本身有长期吸收二氧化碳的能力，以此使气候保持平衡。但是，工业时代以来人类燃烧化石燃料释放二氧化碳的速度超过了吸收二氧化碳的地质过程，从而导致全球变暖加剧。在数千年时间尺度内，地球有可能恢复自然的碳平衡，但对现代文明来说，这是过于漫长的等待。

这项研究还为地球冰河时代如何结束提供了解释。当这类撞击慢慢停止，就不再有新的蛇绿岩裸露到地表。如果新生成的蛇绿岩不是处于温暖潮湿的热带，其“固碳”效率也会降低。而火山爆发等事件继续释放二氧化碳，地球温度又重新上升。

,Arc-continentcollisionsinthetropicssetEarth’sclimatestate,FrancisA.Macdonald1,*,NicholasL.Swanson-Hysell2,YuemPark2,LorraineLisiecki1,OliverJagoutz

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