在地質學家們看來，地球上的碳元素以不同的形態分佈於地球表層的大氣圈、生物圈、水圈和岩石圈系統中，碳迴圈就是發生在4個圈層之間碳元素的相互轉換、運移的過程。
地球存在已有46億年之久。科學研究認為，地球大氣的演變經歷了三個階段：原始大氣、次生大氣和現代大氣。
原始大氣的主要成分是氫和氦；次生大氣的主要成分是水、二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等，其二氧化碳的濃度高達25%以上；現代大氣的主要成分是氮和氧，二氧化碳濃度僅為0.03%～0.04%。
地球大氣中如此巨量的二氧化碳去了哪裡？
地質學家經過調查研究認為，地球上的碳主要以有機碳和無機碳的形式存在。其中，賦存於頁岩、碳酸鹽巖中的分散微粒有機碳佔比很小，而現代地球上最大的碳庫實為儲存在碳酸鹽巖中的高達61×1015噸的無機碳，其碳量佔全球總碳量的99.55%。這也就解釋了二氧化碳的去向問題：古老的矽酸鹽巖與大氣中二氧化碳和水反應，生成碳酸鹽巖沉積物、有機碳和氧氣，即碳匯效應。伴隨著氧氣的出現和二氧化碳的減少，地球才慢慢變成一個巨大的生態系統。
岩溶地貌——峰林平原
碳酸鹽巖在地質學中被歸類為可溶岩，即可以在雨水作用下發生溶解的岩石。可溶岩被雨水溶解的部分，隨水流至洞穴，因飽和或過飽和的岩溶水在運移過程中條件的改變，水體中部分二氧化碳溢位，重新變成碳酸鈣沉積，最終形成石筍或鐘乳石。這一過程悄無聲息，但效果驚人。測試結果表明：僅廣西桂林片區就因土下石灰岩的溶解過程，使得土壤向大氣釋放二氧化碳的年通量降低25%。
根據我國1981年—2000年的統計，碳酸鹽岩溶解的碳匯通量分別是陸地植被的50.5%、森林的68%、灌草叢的2.68倍。換言之，中國陸地植被年碳匯通量相當於同期中國工業二氧化碳排放量的15.35%，而碳酸鹽岩溶解產生碳匯通量相當於排放量的7.75%。對全球而言，每年碳酸鹽岩溶解轉移碳匯通量相當於全球森林碳匯通量的33%、土壤碳匯通量的70%，相當於全球化石燃料排放碳量的7.8%。
植樹造林曾經是發達國家和發展中國家進行“碳交易”的普遍形式，也是人類應對全球氣候變化的基本技術途徑。如今發現的碳酸鹽岩溶解消耗大氣中二氧化碳的岩溶碳迴圈過程，能否在人類干預下，成為積極應對溫室問題的高效對策呢？
在地表植被生物碳匯增加的同時，地下的岩溶碳量同時增加。以廣西桂林毛村地下河流域的監測結果為例，當從砂岩、花崗岩地區來的地表水流經岩溶區進入地下時，進一步與石灰岩發生溶解反應，繼續產生碳匯效應。有研究發現，同一個流域中上游32%的砂岩補給區產生的地表水，進入下游岩溶區會增加34%的碳匯通量。
上述研究結果表明，影響碳酸鹽岩溶解的主要因子是二氧化碳和水。增加植被覆蓋、封山育林、植被正向演替、土壤改良等措施能提高二氧化碳濃度和迴圈速度；引入非岩溶水灌溉岩溶區的植被和農作物會增加岩溶碳匯量，即可透過人為干預增加岩溶碳匯量。2013年政府間氣候變化委員會第5次評估報告中，已經將石灰岩溶解過程作為去除大氣二氧化碳的技術途徑之一，與陸地生態過程、海洋碳匯、人工直接捕捉並列。岩溶碳迴圈研究已經成為應對氣候變化的重要手段。
