新生代以來底棲有孔蟲碳氧同位素變化在偏心率長周期上的相位關系及其指示意義

作者：馬小林,田軍,劉豐豪

摘要：新生代以來地球氣候依次經歷了兩極無冰、單極有冰和兩極有冰的氣候狀態,對比研究這些不同氣候背景下地球氣候的演化歷史可以為我們全面理解新生代氣候演化的驅動機制提供新思路。為了探索偏心率長周期上(400 ka)氣候變化與冰蓋演化和碳循環之間的關系,匯總了新生代以來全球大洋10個站位底棲有孔蟲成對的δ^18O和δ^13C記錄,采用交叉小波、瞬時相位和濾波方法,分析了它們在偏心率長周期上的相位關系。分析結果表明,新生代大部分時段底棲有孔蟲δ^18O和δ^13C在偏心率長周期上都具有較高的相關性,但是晚中新世到早上新世相對較弱。新生代底棲有孔蟲δ^18O在偏心率長周期上略領先δ^13C的變化。古新世-始新世無冰期,偏心率長周期上底棲有孔蟲δ^18O和δ^13C接近同相位,主要由軌道驅動的降水變化引起的營養鹽-生物泵和陸源碳輸入控制,該過程強調碳循環的低緯驅動。漸新世-中新世南極有冰的氣候狀態下;δ^18O和δ^13C的相位關系及其驅動機制與古新世-始新世類似,這表明南極冰蓋對碳循環和氣候變化的影響有限。此外,中新世冰蓋變化引起的海平面升降導致陸架碳酸鈣在冰期-間冰期旋回上的變化是促使中新世底棲有孔蟲δ^18O和δ^13C在偏心率長周期上趨于同相位的一個重要原因。在中中新世氣候適宜期,偏心率長周期上δ^13C短暫領先δ^18O的變化可能是由于火山除氣作用導致CO2大量入侵海-氣系統所致;約13.8 Ma東南極冰蓋擴張之后,偏心率長周期上δ^18O開始領先δ^13C的變化,并且相位差逐漸增大;表明東南極冰蓋擴張足以通過調節大洋環流、海平面、生產力、陸源碳輸入和陸地植被進一步影響大洋碳循環和氣候變化。上新世以來偏心率長周期上δ^18O領先δ^13C變化,并且相位差達到了新生代的最大值(約100 ka),表明兩極冰蓋的大幅度生長,已經深刻?

發文機構：中國科學院地球環境研究所 同濟大學海洋地質國家重點實驗室

關鍵詞：新生代碳氧同位素偏心率相位冰蓋碳循環Cenozoiccarbon and oxygen isotopeseccentricityphase relationshipsice sheetcarbon cycle

分類號： P532[天文地球—古生物學與地層學]P534.612[天文地球—地質學]