二氧化碳

南极冰芯距今八十万年来连续记录清晰展现出冰期间冰期10万年周期震荡规律，自然状态下间冰期二氧化碳稳定在270至290ppm，冰期极盛阶段最低稳定在170至190ppm，从未跌破170ppm这一刚性临界值，全球平均气温在间冰期比现代高1至2摄氏度，冰期则低5至6摄氏度。

中元古代长达十亿年的稳定温室期内，地球大陆处于分散状态，全球造山活动微弱，陆地裸露硅酸盐岩石风化强度偏低，火山俯冲脱气与地表风化固碳长期处于微弱平衡状态，大气二氧化碳稳定维持在1500-2700ppm（0.15-0.27%）的高位区间，全球平均气温长期高于现代8至12摄氏度，两极无永久性冰盖，这也是地质史上最为稳定的超长稳态温室阶段。

二氧化碳分子吸收高能光子，直接剥离一个外层电子，生成二氧化碳分子离子与自由电子。

因此二氧化碳电离对地球电离层电子、离子总量贡献微弱。

19世纪，地质学仍处于启蒙阶段，学界仅零散发现雨水、碳酸会腐蚀岩石，区分物理风化（风吹雨淋碎裂）与化学风化（矿物溶解变质），并未将矿物溶解、二氧化碳消耗、全球气候三者建立联系，属于现象积累期。

1.2生物固碳持续降低大气二氧化碳浓度

大气二氧化碳浓度的另一个影响因素是生物固碳。

锁死在海底岩层里的石灰岩碳酸钙和其他碳酸盐岩，会随着洋壳的威尔逊旋回，不断的进入火山带，火山脱气CO2返回到大气中，增加大气二氧化碳浓度。

二氧化碳浓度断崖式下跌，大幅削弱早期超强温室效应；

二氧化碳浓度跌至显生宙低谷，温室效应显著弱化。

但这套下行趋势并非单向不可逆的消耗过程，板块构造的永续运转、风化—俯冲脱气的负反馈制衡、太阳光度数十亿年稳定提升，共同锁定了二氧化碳浓度的自然稳态下限，决定了未来数十亿年超大陆旋回仍将持续运转，碳循环最终会收敛至恒定的平衡区间，气温演化则需要同时叠加太阳增温与温室气体衰减两大变量完成动态重构。

太古宙（40–24.5亿年）：二氧化碳浓度持续高位缓慢回落，末期降至现代30–50倍；

工业化前期大气二氧化碳基准浓度维持280ppm，2025年近地面大气二氧化碳浓度升至420ppm，已经大大高于80万年来冰期-间冰期的最高数值，人类活动已经干扰了自然周期。

新生代冰期的最低二氧化碳浓度、暖期峰值浓度均进一步低于古生代同期水平，现代工业化之前280ppm的自然本底值，已经仅为寒武纪初期二氧化碳浓度的二十分之一，全球地表平均温度的长期基准值完成又一次显著下移，二十余亿年二氧化碳震荡下行的整体趋势具备跨旋回、跨地质时代的统一特征。

碳汇小幅高于碳源的长期失衡，造就了二氧化碳浓度的震荡下行。

裂解阶段必然伴随地幔柱活动、大陆裂谷发育、洋中脊扩张，俯冲带变质作用释放的二氧化碳通过火山活动重回大气，造山带侵蚀降低风化效率，碳汇减弱、碳源增强，二氧化碳浓度回升，气温回暖重返温室气候。

此时全球所有太古宙克拉通均完成深部刚性地幔根的发育，大陆地壳整体结构趋于永久稳定，地壳总面积不再发生大规模增减，地幔对流、洋壳俯冲、地幔柱活动构成完整且永续运行的板块构造系统，超大陆和大陆周期性聚合与裂解的地质旋回成为此后二十余亿年至今地表格局、岩石风化速率、深部碳循环最核心的控制力量，而碳酸盐—硅酸盐无机碳循环作为地球自带的地质恒温器，将超大陆的构造运动转化为大气二氧化碳浓度的周期性起伏，驱动全球气温在冰室气候与温室气候之间反复切换。

但即便在极端冰封条件下，碳循环的负反馈机制依旧生效，全球陆地被冰盖大面积封存，裸露岩石大幅减少，风化作用近乎停滞，洋中脊、大陆裂谷火山持续释放二氧化碳，数千万年之后大气二氧化碳重新累积至12000ppm的极高浓度，极端温室效应融化全球冰层，二氧化碳浓度再度冲高，地球重回高强度温室气候，完成超大陆旋回内部冰室与温室的完整循环。

1833年，法国学者Fournet首次提出：雨水溶解二氧化碳形成的碳酸，是地表岩石化学分解的核心介质，初步锁定风化反应的核心反应物；

3.3二氧化碳岩气循环理论沉寂150年

二氧化碳岩气循环理论沉寂百年的原因可能有

1981年，沃克、海斯与卡斯汀联合发表论文，首次用文字清晰界定二氧化碳岩气循环的温度负反馈机制，完整双向调节逻辑：

6.2沃斯利、南斯、穆迪在1982年首次完整提出SupercontinentCycle（超大陆旋回）叠加二氧化碳岩气循环

|FYM荐读-Frontiers开放获取的博文微生物如何将二氧化碳变废为宝？

微生物如何将二氧化碳变废为宝？

碳的所有同位素都会与氧反应生成二氧化碳分子。

甲烷单位体积的温室效能是二氧化碳的20余倍，其快速富集完美填补了二氧化碳下跌造成的温室缺口，遏制了温度进一步走低。

二氧化碳的重力分层显著从多年来各个高度CO2浓度变化的程度也能看出来，地面二氧化碳由于人为排放而增加，地表大气二氧化碳浓度增加最为显著，而100千米高度的变化不显著。

“造山抬升-风化增加-大气二氧化碳减少-气候变冷叠加造山运动停歇-风化减少-大气二氧化碳增加-气候变暖-新一轮造山抬升”