以CO₂为主的温室气体排放所导致的全球气候变暖危机，已成为全球性的非传统安全问题（白春礼，2022），严重威胁人类的生存和可持续发展。认识全球碳循环过程、识别碳源碳汇、评估碳收支情况既是应对全球气候变化、实现“碳中和”减排増汇的基础，也是当前全球气候变化研究的核心。陆地热泉系统CO₂脱气作为全球碳循环的重要构成单元，在地球各圈层的物质循环和能量交换中发挥着重要作用，但热泉系统中碳元素的迁移、转化机理目前尚不明晰，因此无法有效评估该系统的碳收支。
本研究以我国川西地区具有全球代表性的典型偏碱性热泉系统为对象，以控制CO₂溶解及钙华沉淀的碱度、Ca²⁺浓度两个关键因素为突破口，深入分析了陆地热泉系统的无机碳迁移、转化过程，并分析了钙华沉淀对气体释放通量及溶解无机碳组成的影响。一方面，钙华作为CO₂脱气的伴生产物，可以将不同碱度热泉水中的HCO₃^-、CO₃^2-和金属阳离子（Ca²⁺、Mg²⁺）固定下来，同时通过改变气体和水的地球化学特征，影响热泉系统中碳元素的赋存状态；另一方面，碳酸盐岩的溶解是吸收CO₂的过程，从而对水体中游离态的CO₂具有重要的调控作用。此外，热泉系统充足的Ca²⁺指示地下深部可能存在碳酸盐岩的溶解作用，其岩溶过程可以吸收部分深源的CO₂气体。以深部CO₂气体的释放过程为主线，充分考虑CO₂气体溶解、气-水-岩相互作用和钙华沉淀等关键作用，综合分析热泉流体通过运移通道上升直至喷出地表的过程中无机碳的赋存形式及其转化过程。基于地球化学迁移转化的关键地质要素，结合Ca²⁺浓度、碱度与CO₂释放通量之间的定量关系，并结合实际的地质背景，建立陆地热泉系统Ca²⁺浓度及碱度平衡所调控的无机碳迁移、转化模式。研究成果为深入理解陆地热泉系统碳循环、评估碳收支提供理论支撑，同时为人工碳储库中碳流失及地热开采过程中结垢等问题的解决提供科学依据。

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