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地壳岩石中平均含有0.27%的碳，约有6.55×10 20 t,其中73%是以碳酸盐岩（海洋碳酸盐岩、沉积碎屑岩中的碳酸盐胶结物以及泥质岩中的碳酸盐矿物）和幔源碳的形式存在，其余部分以石油、天然气、煤等各种有机碳的形式存在。在各种内、外应力作用过程中（如脱碳气、氧化、热裂解、微生物降解等），碳以水溶气相、油溶气相、连续气相、连续液相等各种形式迁移或转化，最终以CO 2 等气体的形式通过地下水、油（气）田、地热区、活动断裂带和火山活动不断地释放出来，或者储存在沉积地层中成为CO 2 气田，如美国西部Mammoth休眠火山区，地表空气中CO 2 的浓度高达30%~96 %，每天的总CO 2 通量超过1 200 t。张加桂等也对我国四川省鲜水河断裂带温泉的幔源CO 2 释放量进行了定量化研究。袁道先等经过对温泉释放的CO 2 气体的碳同位素的研究指出，我国西南部温泉释放的大量CO 2 气体都是幔源碳和碳酸盐岩变质产生CO 2 的混合，但各个释放点的混合比例不同。
由于构造活动而产生的强烈变质作用也可能排放大量的CO 2 ，如美国的Kerrick等认为是喜马拉雅运动的强烈变质作用而释放大量CO 2 导致了新生代早期（古新世至始新世之间）的全球变暖。
新生代构造隆升构造运动在引起CO 2 释放的同时，如果①在造山带山脉地区发育着丰富的易风化陆源碎屑岩；②在抬升的高原和山脉地区边缘具有强烈季风雨季和其他的山岳降雨；③抬升的高原和山脉边缘斜坡坡度较陡，有利于不断暴露新鲜岩石，则以上区域的地表化学风化程度将提高，可以吸收较多的CO 2 ，从而成为重要的碳汇。Blum指出，岩石的暴露对提高化学风化作用具有非常重要的作用，尤其在新鲜岩石暴露之初，风化速率非常迅速，然后就呈指数衰减，并在10万年后变得非常缓慢。Blum等对冰岛和夏威夷地区玄武岩化学风化进行的比较研究也得出相同的结论。
构造抬升引起的陆源碎屑岩吸收CO 2 的机理是在地下高温不平衡条件下由淬火作用形成的火成岩和变质岩，在地-气界面为达到热力平衡而发生的化学风化过程，和由此造成的大气CO 2 损耗，其化学反应与上文中的变质作用是相反的过程。
化学方程式中以CaSiO 3 代表地表硅酸盐岩石，对于地表铝硅酸盐钠长石具有类似的反应。
岩溶作用过程中的碳循环是全球碳循环的重要一环，全球陆地碳酸盐岩体碳库容量估计近10 17 t,占全球总碳量的99.55 %，分布面积为2.2×10 7 km 2 。碳酸盐的产生与地质历史时期的大气、气候、水热和生物环境条件密切相关，它是过去全球碳循环方向和强度变化过程中被固化的部分。岩溶作用是岩溶水系统内可溶岩、水、空气、生物界面之间的地球化学场上能量、物质交换的表现及结果，在岩溶作用过程中存在CO 2 -H 2 O-碳酸盐岩三相动态平衡过程：
化学方程式中以CaCO 3 代表碳酸盐岩。碳酸盐岩的溶蚀过程是从大气中吸收碳的过程，凝结钙华的过程是碳的排放过程。当大气中CO 2 的浓度降低时，岩溶系统中将出现钙华凝结沉降，并向大气中排放CO 2 ，反之则吸收CO 2 。在目前全球CO 2 浓度普遍偏高的状况下，岩溶系统对碳的调节作用主要以吸收碳为主。
岩溶系统对碳含量的调蓄作用也受到由降雨和通风条件控制的季节变化和由大气压力变化控制的短期变化的影响。袁道先、Liu Zaihua等对我国岩溶动力系统进行了一系列监测、模拟试验研究，认为岩溶动力系统和碳酸盐岩在生物作用和传统概念的无机岩溶作用的协同下，积极参与全球碳循环，成为大气CO 2 源与汇的重要环节；岩溶作用在全球变化研究中既有长时间尺度作用，也具有短时间尺度作用。张永祥等对我国北方的岩溶系统吸收CO 2 的强度及其与地貌的关系进行了模拟计算与研究。袁道先、蒋忠诚指出表层岩溶带对全球碳循环具有更为重要的意义并对其吸收大气CO 2 的量进行了估算。根据以上思路分别用石灰岩溶蚀试片法、水化学法和扩散边界法估算了我国岩溶作用回收大气中CO 2 的量为1.774×10 7 t/a（C）、全球岩溶作用回收大气CO 2 的量为2.2×10 8 ~6.08×10 8 t/a（C ），如果按照6.08×10 8 t/a（C）计，约占当前碳循环模型中未知汇（Missing Sink）的1/3。
在上部覆盖土壤的岩溶地区，土壤层是比较关键和特殊的环节，因为土壤库中CO 2 含量的高低直接影响表层岩溶带岩溶作用的发生，即碳酸盐岩中的碳“活化”及溶蚀作用对CO 2 的消耗是一个对于大气CO 2 消耗的复杂过程：大气CO 2 →植物或生物土壤CO 2 →溶于水的CO 2 →碳酸盐岩被溶蚀而消耗的CO 2 。此外，环境条件的改变也可导致岩溶作用向相反方向发展，即碳酸盐沉积作用导致水圈中碳以CO 2 的形式向大气释放。