目前，人类社会正面临由大量碳排放引起的全球气温升高。在大约5600万年前的古新世-始新世之交，地球上发生了全球气温的快速上升。这一事件被称为古新世-始新世极热事件，是新生代以来最强烈的全球快速变暖事件，导致大气、水圈和生物圈发生重大变化。学者们认为全球变暖事件与碳排放有关。

近日，中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升重点实验室副研究员张庆海、丁琳院士与国内外研究人员共同证实，古新世-始新世极热事件期间的完全负碳同位素漂移呈阶梯状结构，在大气和浅海中有很大范围。相关结果发表在《地球与行星变化》杂志上。

地球表面碳池的碳同位素值突然显著下降。在古新世-始新世极热事件期间，大量C13同位素含量低的碳从岩石圈释放到大气海洋系统中，导致地球表面碳池中碳同位素组成的显著负漂移张庆海告诉《科学日报》，所谓的负漂移是指碳同位素值突然明显下降。

古新世-始新世极热事件持续了大约200，000年，其中碳释放持续了大约1，000到50，000年。“在1000到10000年的时间范围内，古新世-始新世极热事件为我们提供了一个研究气候变化和碳循环之间相互作用的难得机会。研究它可以帮助我们更好地了解未来的气候、环境和生物变化。”张庆海说。

事实上，负碳同位素漂移的结构和幅度是古新世-始新世极热事件研究中的两个核心问题。大多数学者认为碳同位素负漂移是碳同位素在一个步骤中迅速降低到最低值并逐渐返回的过程。在此基础上，研究了古新世-始新世极热事件期间的气候、环境和生物变化。1999年，牛津大学的贝恩斯(Baines)等研究人员在杂志《科学》中声称，负碳同位素漂移可能具有更复杂的结构。然而，由于证据不足，他们的观点很快被大多数学者抛弃。

同时，负碳同位素漂移的大小可以用来估计古新世-始新世极热事件期间释放的碳总量。许多学者认为碳同位素负漂移的最大范围是4‰。只有少数学者认为古新世-始新世极热事件期间，碳同位素负漂移的范围可能达到6 ‰-8 ‰。在过去的10年里，4‰的负碳同位素漂移被学者们广泛接受。

古新世-始新世之交可能有多次碳释放。

也就是说，长期以来，主流观点认为碳同位素负漂移是碳同位素迅速下降到最低值并逐渐返回的过程。碳同位素最大负漂移为4‰。

2017年，丁琳和张庆海的团队质疑了上述两种主流观点。此后，该团队对西藏南部定日地区浅海碳酸盐岩剖面中有孔虫壳的微量元素和碳同位素进行了为期两年的研究。利用激光烧蚀-等离子体质谱和二次离子质谱原位地球化学分析技术，该小组分析了有孔虫壳上的原位微量元素含量和原位碳同位素组成。

研究表明，在古新世-始新世极热事件期间，完全负碳同位素漂移具有台阶状结构。研究还证实，在浅海和大气中，碳同位素负漂移约为7‰，古新世-始新世极热事件期间总碳释放上限为28000Pg(首次Pg(Pg是碳储存单位，1Pg碳等于10亿吨碳)，目前人类年碳排放约为10Pg。

阶梯式碳同位素负漂移结构的存在表明古新世-始新世极热事件期间有许多碳释放，可能存在“碳释放-升温-碳释放再一次”的正反馈过程。大气和浅海中碳同位素的负漂移明显较大

他说，过去关于古新世-始新世极热事件的大部分研究工作来自不完整的沉积记录，无法准确、完整地恢复事件的原因和影响。今后，将需要挖掘更多具有阶梯碳同位素结构的剖面进行深入研究。

来源：科技日报