近日，厦门大学海洋与地球学院、海洋生物地球化学全国重点实验室简星教授团队在增强岩石风化的资源评估领域取得重要进展，相关成果以“Evaluation of rock resources for carbon dioxide removal by enhanced weathering: A South China case”为题，发表于国际地球化学协会（IAGC）会刊Applied Geochemistry. 该研究基于地学大数据集成与统计学方法，量化评估了我国华南地区基性-超基性岩石资源用于增强风化碳移除的潜力，构建了潜在可利用岩石资源的地球化学及矿物学数据库，并建立了结合岩石指标和气候背景的增强岩石风化资源评估新方法，对推进人工增强岩石风化碳移除的实施与应用及相关风险的地质研究具有重要意义。
研究背景
人工增强岩石风化（Enhanced Rock Weathering, ERW）被视为当前极具发展前景的碳移除技术，是减缓气候变暖的重要途径。其核心原理源于自然界中大陆硅酸盐岩化学风化所驱动的大气CO2消耗及碳汇效应：岩石中的易风化矿物（如橄榄石、辉石、斜长石等）通过风化反应消耗大气CO2，最终以碳酸盐沉积物的形式在海洋或湖泊中稳定封存，或形成次生碳酸盐在土壤中实现碳的长期固定。大陆硅酸盐风化被认为是维持地球气候稳态的关键地质过程。研究表明，晚古生代冰期的起止（Goddéris et al., 2017）、奥陶纪的全球降温事件（Conwell et al., 2022）等重要气候演变，均与基性-超基性岩石的风化演化密切相关。ERW的具体实施方式（图1）是将基性或超基性硅酸盐岩石研磨成粉末，大规模施用于农田、森林或海岸带，人为加速上述风化过程，同时可兼具改善土壤酸化、提升作物产量等协同效益。
图1 人工增强岩石风化（ERW）概念流程示意图。
研究方法及结果
选择合适的岩石资源是ERW实施链条中的首要关键环节，此前研究针对区域岩石资源的系统筛查与综合风险-效益评估仍十分匮乏。鉴于此，本研究选取气候适宜、风化条件优越的我国华南地区作为案例，开展了系统性的ERW岩石资源评估。
本研究系统整理、汇编了1980至2024年间发表的377篇地质学文献，建立了涵盖7037个基性与超基性岩石样品的华南地球化学数据库。数据库收录了主量元素（SiO2、Fe2O3、MgO、CaO等）、微量元素（包括Cr、Ni、Co、Cu、Zn、Cd、Pb等潜在有毒重金属）和同位素信息，以及每个样品点的气候数据（年均温度与年均降水量），形成了兼具地球化学属性与气候背景的完整数据集。
在此数据基础上，本研究构建了一套多准则综合评估框架，涵盖三大指标：反映岩石本身地球化学属性的岩石指标、反映施用区域气候背景的站点指标、以及采样数指标。岩石指标进一步细分为岩石风化潜力、营养元素指标以及重金属指标，并针对农田/森林与海岸带两类部署场景分别设计了差异化的权重方案，同时为重金属是否纳入考量提供了两套平行方案。
综合评估结果表明，我国华南具有相当可观的ERW岩石资源潜力（图2），且呈现出明显的省域差异。福建被确定为最适宜优先实施ERW的省份，这得益于其白垩纪及新生代基性/超基性岩石品质突出、同时兼具湿热气候。广东、江西、海南、浙江为优势备选区域。值得关注的是，就岩石资源本身的固碳效率而言，河南武钢铁山庙式铁矿中的新太古代变质磁铁辉岩展现出极高的风化潜力。四川则因盆地气候特征综合排名末位，但峨眉山大火成岩省（ELIP）体量巨大，仍是不可忽视的战略资源储备。
我国华南地区高潜力岩石资源包括福建东南沿海的白垩纪变质斜辉橄榄岩，西南地区ELIP的大型镁铁质侵入体，海南岛广泛分布的新生代玄武岩和早古生代变质玄武岩。相关岩石总量至少达9×1014吨，理论固碳量约2.7×1014吨CO2。以2030年中国能源消费碳排放预测值为参照，华南的ERW岩石资源量储备完全可以支撑约数十年的国家级规模部署。
图2 岩石资源双变量空间聚类评估图。（a）风化潜力指标与重金属风险指标的联合评估，暖色区域代表“ 高固碳、低风险”的优质资源区；（b）营养元素指标与重金属风险指标的联合评估，橙色区域为高营养低风险的优选区，绿色区域为重金属污染需重点警惕区。
为评估海岸带ERW的岩石资源利用潜力，本研究在距海岸线300 km缓冲区内开展了专项评估，额外引入运输距离作为站点指标的重要组成。评估结果显示（图3），广东、海南沿岸及广西西南部海岸线综合得分最高，三地均兼具高品质基性岩出露、热带/亚热带气候和便捷的近岸区位；福建和浙江东南沿海亦表现突出，其中闽东南的变质超基性岩岩体因紧邻海岸而在海岸带评估中排名尤为靠前。与大陆ERW相比，海岸带的ERW实施还能直接促进海洋碱度提升，从而进一步增强大气CO2吸收。
图3 海岸带地区岩石资源0.7°×0.7° ERW评估，评估分数包含岩石指标和反应气候背景的站点指标。其中（c）,（d）图评估中站点指标加入运输距离指标与降水及温度一起分配客观权重，（b）及（d）图中去除岩石指标中的重金属指标。
研究启示
本研究不仅建立了华南地区ERW岩石资源地球化学数据库，还构建了可移植、可扩展的区域评估方法。所构建的多准则评估框架整合了地球化学、气候与环境风险三个维度，既可根据实际需求灵活调整指标权重，也可方便地纳入更多变量（如土壤类型、生物多样性影响、经济运输成本）加以完善。本研究特别提示ERW实施的重金属环境风险，须通过原位田间试验对重金属的释放通量和生物有效性进行充分验证。
研究团队及资助
该论文的第一作者为厦门大学海洋与地球学院2022级本科生齐珊，通讯作者为简星教授。研究获得了国家自然科学基金项目（42476051）和厦门大学拔尖学生贵重实验仪器设备开放创新基金（KFJJ-202418）的资助。特别感谢厦门大学海洋科学拔尖学生培养基地对本科生齐珊的支持。
论文来源
Qi, S., & Jian, X. (2026). Evaluation of rock resources for carbon dioxide removal by enhanced weathering: A South China case. Applied Geochemistry, 203, 106812.
论文链接
https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2026.106812
供稿：齐珊、简星
编辑：苏颖
审核：胡俊 曹知勉
