在南方喀斯特的河谷里，水清得能看见石缝，取样测出的钙离子却比上游高出一截。多数人把这类现象一概记在岩石风化消耗二氧化碳的账上，其实只有一部分岩石的风化能真正把碳锁住，另一部分只是把碳搬了个地方。
硅酸盐风化把碳锁进石头，碳酸盐风化只是把碳挪了位置
硅酸盐风化走的是这样一条路：钙长石遇二氧化碳和水，分解出钙离子、重碳酸根与溶解硅。钙离子随河水入海，被生物做成碳酸钙沉到海底，碳就以石灰岩的形式存了下来，一存就是上亿年。这一步的产物都是溶解态，随水走，反应只发生在矿物表面。
碳酸盐风化不同。方解石溶解同样消耗一分子二氧化碳，但钙与重碳酸根在海里重新沉淀时，又把那一分子放回去。溶解与沉淀成对出现，净账为零，只有钙来自硅酸盐时才算净消耗。要判断净效应，得先追问钙是从哪种矿物来的。
这条通量每年只有一两亿吨碳，管的却是十万年以上的气候
全球硅酸盐风化每年消耗的二氧化碳在 1 亿到 3 亿吨碳之间，不到人为排放 100 亿吨的百分之五。它慢得几乎测不出来，却是地球在十万到百万年尺度上唯一稳定的除碳机制，也是把碳从大气搬回岩石的主通道。测量靠流域出口多年的水质记录，一年取几次样不够。
这条机制是负反馈：二氧化碳升高带来升温与更多降水，风化加快，消耗增多，把大气拉回来。整个过程要 10 万年到 100 万年才走完一轮，对付不了百年尺度的变化，却能解释冰期结束后大气碳为何一路回落。
温度每升十摄氏度反应快一倍，水却更常是瓶颈
实验室里，硅酸盐溶解速率随温度上升，每升高 10 摄氏度大约翻倍。到了野外，这条关系常被水挡住：年降水不足 1000 毫米的地方，矿物表面再热也反应不起来，速率由水的更新速度决定。同一座山，迎风坡与背风坡的风化速率能差一倍以上。
降水充沛的热带火山岛，风化通量可以比同纬度的稳定大陆高出 3 到 5 倍，因为玄武岩新鲜、颗粒细、水循环快。抬升的山地也类似，剥蚀不断把未风化的矿物翻到地表，给反应提供新的表面。抬升与剥蚀要匹配，山长得快，矿物才翻得上来。
河水里的硅与锶，能把两种风化分开
最直接的一条是看溶解硅。碳酸盐溶解只带来钙、镁与重碳酸根，不带硅；硅酸盐风化则同时释放硅酸。河水里钙与硅同步升高，说明风化的是硅酸盐，只有钙升高则多半在溶石灰岩。这条判据在两种岩石互层的流域最好用。
锶同位素给出第二条。海水现在是 0.7092，古老硅铝质岩石风化出来的锶比值常在 0.710 到 0.730，石灰岩则接近它形成时的海水值。河水比值偏高，说明流域里硅酸盐的贡献大。海水比值本身也不固定，第三位小数在地质历史上一直缓慢移动。
关键数据
把这几条判据量化，需要记住下面几个数。
- 硅酸盐风化每年消耗 1 亿到 3 亿吨碳。
- 人为排放约每年 100 亿吨碳。
- 反应速率每升高 10 摄氏度约翻倍。
- 年降水低于 1000 毫米时，水成为限制因子。
- 现代海水锶比值 0.7092。
- 硅酸盐风化锶比值 0.710 到 0.730。
- 调节周期 10 万年到 100 万年。
硫酸参与的风化会抬高阳离子，却不消耗二氧化碳
黄铁矿氧化生成硫酸，硫酸风化硅酸盐时释放的是硫酸根，不消耗二氧化碳；它遇到石灰岩还会把碳赶出来。流域里若有大量硫化物矿或煤系地层，河水钙离子很高，碳账却是零甚至为负。这类流域的硫酸根浓度往往同步升高，可以辅助识别。
本文判断：算风化碳汇必须扣掉硫酸与硝酸的贡献，用硫酸根与硝酸根的通量做校正。只看钙离子或总溶解固体，会把一条矿坑排水沟的酸污染，算成一次风化增强。把总溶解固体直接当风化强度，是这类研究最常犯的错。
参考文献
- Berner E K, Berner R A. Global Environment: Water, Air, and Geochemical Cycles. 2nd ed. Princeton University Press, 2012.
- Gaillardet J, Dupré B, Louvat P, Allègre C J. Global silicate weathering and CO2 consumption rates deduced from the chemistry of large rivers. Chemical Geology, 1999.
- Walker J C G, Hays P B, Kasting J F. A negative feedback mechanism for the long-term stabilization of Earth’s surface temperature. Journal of Geophysical Research, 1981.