A geological carbon cycle sink hosted by ocean crust talus breccias

Calcium carbonate precipitation in ageing ocean crust sequesters carbon dioxide dissolved in seawater through seafloor weathering reactions, influencing atmospheric CO2&nbsp;concentrations on million-year timescales. However, this crustal carbon sink, and the extent it balances CO2&nbsp;degassing during crustal formation at mid-ocean ridges, remain poorly quantified due to limited sampling of the vast ridge flanks where CO2&nbsp;uptake continues for millions of years. Here we quantify the carbon sink hosted within talus breccias that accumulated through mass wasting 61 million years ago during rift faulting at the slow spreading Mid-Atlantic Ridge, cored during International Ocean Discovery Program South Atlantic Transect Expedition 390. After 40 million years of carbonate cementation, these breccias contain ~7.5 wt% seawater-derived CO2, 2 to 40 times more than previously cored upper crust. Our estimates of talus breccia abundance based on fault geometries indicate that talus formed at slow-spreading ridges can accommodate a CO2&nbsp;sink equivalent to a large proportion of the CO2&nbsp;released during accretion of the underlying crust. The proportion of plate divergence accommodated by faulting, and hence talus abundance, increases nonlinearly with decreasing spreading rate. Consequently, past variations in spreading rate may have impacted the balance between ocean crust CO2&nbsp;release and uptake in Earth’s carbon cycle.

Nature Geoscience

2025

Carbon cycle

Geochemistry

Petrology

Tectonics

Volcanology

Calcium carbonate precipitation in ageing ocean crust sequesters carbon dioxide dissolved in seawater through seafloor weathering reactions, influencing atmospheric CO2&nbs...

Брекчии океанической коры могут содержать в 2–40 раз больше CO2 (до 7,5% по массе), чем изученные ранее верхние слои коры.

Обнаружен мощный геологический резервуар CO2

Образование карбонатного цемента в брекчиях, захватывающее CO2 из морской воды, происходит на протяжении 40 млн лет после их формирования.

Процесс поглощения длится десятки миллионов лет

Количество CO2, которое могут аккумулировать эти брекчии в медленно спрединговых хребтах, сопоставимо с объёмом газа, выделяющимся при формировании нижней океанической коры.

Захват CO2 может компенсировать его выделение из недр

Изменения скорости спрединга в истории Земли могли сдвигать баланс между дегазацией и поглощением CO2 океанической корой.

Скорость расширения океанического дна влияет на углеродный баланс

Недавно команда Розалинд М. Коггон из Университета Саутгемптона (Великобритания) исследовала геологический резервуар углерода, связанный с брекчиями океанической коры. Результаты были опубликованы в журнале Nature Geoscience 24 ноября 2025 года.В стареющей океанической коре осаждение карбоната кальция посредством реакций подводного выветривания захватывает растворённый в морской воде углекислый газ; этот процесс влияет на концентрацию CO2 в атмосфере в масштабах миллионов лет. Однако этот резервуар углерода в коре и степень его балансировки с дегазацией CO2 в процессе спрединга (расширения) срединно-океанических хребтов остаются количественно не изученными из-за недостаточной выборки с обширных склонов хребтов, где поглощение CO2 продолжается миллионы лет.Исследовательская группа в рамках Экспедиции 390 Международной программы по открытию океана (IODP), пересекавшей Южную Атлантику, провела бурение кластических брекчий, образовавшихся в результате сбросообразования в медленно спрединговой зоне Срединно-Атлантического хребта 61 миллион лет назад, с целью количественной оценки содержащегося в них углерода. Эти кластические брекчии сформировались в результате масштабных обвалов, вызванных разломами, и в течение 40 миллионов лет подверглись карбонатному цементированию, захватив примерно 7,5 мас.% CO2 морского происхождения, что в 2–40 раз больше, чем в ранее пробуренных образцах верхней коры. Оценка распространённости кластических брекчий на основе геометрии разломов показывает, что материал, образовавшийся в медленно спрединговых хребтах, может аккумулировать большую часть CO2, высвобождаемого в процессе формирования нижележащей коры. По мере снижения скорости спрединга доля разломов (и, соответственно, образования брекчий) в процессе расхождения плит нелинейно возрастает. Таким образом, исторические изменения скорости спрединга могли влиять на баланс между выделением и поглощением CO2 океанической корой в глобальном углеродном цикле.

A geological carbon cycle sink hosted by ocean crust talus breccias

Авторы

Rosalind M. Coggon

Elliot J. Carter

Lewis J. C. Grant

Aled D. Evans

Christopher M. Lowery

Damon A. H. Teagle

Pamela D. Kempton

Matthew J. Cooper

Claire M. Routledge

Elmar Albers

Рекомендуем изучить