Ciclo del carbono geológico
El ciclo del carbono a escala geológica (10⁴–10⁹ años) regula el clima a largo plazo de la Tierra al controlar los niveles atmosféricos de CO₂. Distinto del ciclo biológico rápido (plantas-atmósfera, décadas); integra tectónica, meteorización, vulcanismo y biología a lo largo de millones de años.
Reservorios (en Pg C = 10¹⁵ g C)
| Reservorio | Stock aproximado | Rotación |
|---|---|---|
| Atmósfera (CO₂) | ~870 (actual, creciendo) | 5 años |
| Océano superficial | ~1.000 | Décadas |
| Biosfera terrestre | ~2.500 | Años-siglos |
| Océano profundo | ~38.000 | ~1.000 años |
| Sedimentos y suelos | ~1.500 (orgánicos) + mucho más inorgánico | 10⁴–10⁶ años |
| Corteza (carbonatos + org.) | ~10⁸ | 10⁶–10⁹ años |
| Manto (inferido) | 10⁸–10⁹ | 10⁹ años |
El 99,9 % del carbono terrestre está en rocas; solo 0,001 % en atmósfera. El ciclo geológico es, literalmente, la fracción minúscula que se mueve entre rocas y atmósfera en escalas largas.
Procesos clave
Fuentes a la atmósfera
- Vulcanismo de arco y dorsal — libera CO₂ del manto y de sedimentos subducidos.
- Flujo actual: ~0,1 Pg C/año (natural).
- Metamorfismo — liberación por descarbonatación (CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂).
- LIPs (Large Igneous Provinces) — episódicos, masivos (Trapps Siberianos - la Gran Mortandad liberó ~30.000 Pg C en ~1 Ma).
- Oxidación de roca organogénica expuesta (lutitas negras, carbón).
- Combustión de combustibles fósiles (antropogénica, ~10 Pg C/año actual — 100× superior al vulcanismo).
Sumideros desde la atmósfera
- Meteorización química de silicatos — reacción neta:
Consumo atmosférico → deposición oceánica → subducción → corteza. Dependiente de temperatura y disponibilidad de roca silícea nueva.CaSiO₃ + CO₂ → CaCO₃ + SiO₂ - Enterramiento de carbono orgánico (materia vegetal, plancton) en sedimentos que se vuelven carbón, kerógeno, petróleo, gas.
- Precipitación de carbonatos por organismos marinos (corales, foraminíferos, cocolitofóridos) y procesos abióticos.
El termostato silicato-carbonato
El feedback fundamental que estabiliza el clima en escalas de 10⁶–10⁸ años:
- ↑ CO₂ → ↑ temperatura → ↑ evaporación → ↑ lluvia + calor.
- Más lluvia + calor → más meteorización de silicatos.
- Más meteorización → ↓ CO₂ atmosférico.
- ↓ CO₂ → ↓ temperatura → ciclo se cierra.
Este feedback explica por qué la Tierra no se ha convertido ni en una bola de fuego (pese al Sol progresivamente más brillante) ni en bola de nieve permanente (pese al enfriamiento ocasional).
Escala temporal del feedback: ~10⁵–10⁶ años. Por eso no puede compensar las emisiones antropogénicas actuales (que suceden en 100 años).
Eventos perturbadores
PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum, ~55,8 Ma)
- Liberación masiva de ~5.000 Pg C en <10 ka (hidratos de metano, vulcanismo).
- +5–8 °C globales.
- Acidificación oceánica severa.
- Recuperación total: ~170 ka.
- Análogo más cercano al escenario antropogénico actual (aunque nosotros estamos emitiendo más rápido).
OAE (Ocean Anoxic Events)
- Eventos cretácicos (~94 Ma, Cenomanian-Turonian; ~111 Ma, Aptian).
- Enterramiento masivo de C orgánico → caída de O₂ oceánico → extinción selectiva.
- Yacimientos actuales de petróleo.
Extinciones por vulcanismo
- LIPs → emisiones rápidas → acidificación + calentamiento → extinciones masivas.
- Ver Trapps Siberianos - la Gran Mortandad, Trapps del Decán.
El Fanerozoico en CO₂
| Edad | CO₂ (ppm) | Notas |
|---|---|---|
| Cámbrico | ~4.000 | Invernadero cálido |
| Carbonífero | ~400 | Mínimo por enterramiento masivo de carbón |
| Pérmico tardío | ~900 | Aumento pre-extinción |
| Cretácico | ~1.000 | Invernadero, sin hielo polar |
| Oligoceno | ~600 | Inicio glaciación antártica |
| Mioceno-Plioceno | ~300 | Enfriamiento progresivo |
| Pleistoceno (glacial) | ~180 | Glaciaciones |
| Pleistoceno (interglacial) | ~280 | Preindustrial |
| Actual (2026) | ~425 | Antropoceno |
Antropoceno
Emisiones humanas: ~10 Pg C/año actual, acumulado >2.500 Pg C desde 1750.
- CO₂ sube a una velocidad 10–100× superior a cualquier evento natural conocido excepto impactos catastróficos.
- Sistema silicato-carbonato no puede responder en <100 ka.
- Consecuencia: la perturbación durará decenas a centenas de miles de años hasta que el sistema geológico la absorba.