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摘要
碳是影响地球宜居性的重要元素，地表系统和地球深部之间的碳循环作用对于全球气候的变化具有非常重要的影响。现今地球主要通过俯冲作用和火山作用调节全球碳循环过程，然而地球早期的碳循环过程和现今地球存在显著的差异。本文结合前人的相关研究成果，综合探讨了地球原始碳的来源、地球早期碳循环过程及其与大氧化事件的联系等问题。地球是从太阳星云中通过星子吸积增生演化形成的，地球上的碳有一部分来自于地球的初始组成物质，还有一部分是通过大碰撞事件以及后期增生过程获得的。在地球形成之初的岩浆海时期，地核和地幔之间的分异作用使地核富集碳而地幔极度亏损碳，岩浆海和地球早期大气之间的相互作用可以把大气中的碳带入地幔中，原始地球和具有高C/N及C/S值的星胚碰撞可以提高地球的碳含量。此外，富集挥发分的球粒陨石后期增生作用也可以为地球带来额外的碳。在早期板块构造阶段，板块俯冲的地热梯度要比现在高100℃左右，俯冲的蚀变洋壳和洋底沉积物在很浅部会通过脱碳反应或者熔融作用发生完全的脱碳作用，只有少量的碳可以通过碳酸盐化橄榄岩带入地球深部，由此造成的温室效应可以抵消早期太阳光度不足对地表气候的影响。地球早期碳循环过程和大氧化事件具有紧密的联系，大气中CO2含量的升高、有机物的埋藏、无机碳酸盐和有机碳俯冲循环效率的差异等都是形成大氧化事件的关键因素。
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单位中国地质科学院地质研究所; 北京大学; 造山带与地壳演化教育部重点实验室
