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              2019-07-09 | 编辑: | 【

                晚古生代冰期是顯生宙以來持續時間最長、規模最大的冰期事件,對當時全球的古海洋、古氣候、古生態都有著顯著影響。晚古生代大冰期在石炭紀中期達到了第一個高峰,岡瓦納大陸高緯度地區出現了大規模冰川沈積,低緯度地區沈積序列由于海平面的快速下降,出現了大規模的沈積間斷、古下切河谷、古喀斯特等現象。 

                前人研究表明,歐美大陸石炭系中間界線記錄了一次顯著的碳同位素δ13Ccarb值正漂移(1.5-3.0‰)。關于δ13Ccarb正漂移的原因,普遍推測爲有機碳埋藏的增加所致,同時導致全球二氧化碳pCO2降低,全球氣候變冷。然而,大部分研究的石炭系中間界線沈積序列沈積于淺水碳酸鹽岩台地,記錄不完整,且經曆了多次、不同程度的陸表暴露,記錄的δ13Ccarb值很有可能受到大氣淡水成岩作用的影響。 

                晚古生代時期華南板塊位于古特提斯洋東緣的低緯度地區,較好的保存了石炭系中間界線近乎連續的碳酸鹽斜坡相沈積,爲識別石炭紀中間界線完整的δ13Ccarb記錄提供了良好的研究素材。近期,中國科學院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队硕士研究生田晓旭,在其导师陈吉涛研究员的指导下,联合团队其他成员对贵州省纳庆、纳饶、店子上等斜坡相剖面进行了详细的堆积学和碳同位素研究。

                研究發現越過石炭系中間界線後,研究剖面同時出現一套滑塌沈積或正粒序泥粒灰岩(圖1),記錄了同時期岡瓦納大陸冰川擴張導致的快速海平面下降事件。 

                越過石炭系中間界線時,研究剖面均顯示一個小幅度的δ13Ccarb正漂移(0.5-1.0‰)。華南相對歐美大陸較小的δ13Ccarb值正漂移,很有可能是由增強的上升流作用所導致(圖2)。華南斜坡相剖面沒有經曆大氣淡水成岩作用,δ13Ccarb值保存良好,且由于上升流作用增強,底層水與表層水混合良好,而且華南板塊位于泛大洋和古特提斯洋之間,所有這些證據都指示華南斜坡相的δ13Ccarb值或許能夠代表當時全球海水溶解無機碳的平均值,這對生物地球化學循環等定量研究具有重要意義。 

                有研究認爲石炭紀海水87Sr/86Sr在中間界線之下快速增長,稍早于氧同位素的快速升高,本次研究也表明,此時δ13Ccarb值只有小幅度的增長(圖3),表明大氣pCO2的下降及冰川的發育可能主要是由大陸風化作用的增強所導致,而不是有機碳埋藏的增加導致。這一假說與當時海西造山帶的隆升及古熱帶雨林的輻射作用相一致,兩者都可以增強大陸風化作用。 

                本研究成果發表在國際地學期刊Geological Journal,并得到国家自然科学基金委、中國科學院战略先导B類項目的資助。 

                論文相關信息:Tian, X., Chen, J.*, Yao, L., Hu, K., Qi, Y., Wang, X., 2019. Glacio-eustasy and δ13C across the Mississippian–Pennsylvanian boundary in the eastern Paleo-Tethys Ocean (South China): Implications for mid-Carboniferous major glaciation. Geological Journal, published online on June 19th, 2019.  

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              图1. 研究剖面堆积岩相、无机碳同位素

              图2. 华南板块上升流模式图

              图2. 华南板块上升流模式图

              图3. 纳庆剖面无机碳同位素、牙形刺氧同位素、锶同位素对比图

              图3. 纳庆剖面无机碳同位素、牙形刺氧同位素、锶同位素对比图





               
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