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1、论文第49卷第17期2004年9月南大西洋深水渐新世初大冰期事件刘志飞拓守廷赵泉鸿成鑫荣黄维(同济大学海洋地质教育部重点实验室,上海200092.E-mail:lzhifei@online.sh.cn)摘要新生代地球表面从两极无冰的“温室地球”变为现今两极终年有冰的“冰室地球”,最重大的降温事件是发生在距今约33.7Ma始新世/渐新世界线附近的渐新世初大冰期事件(EOGM).南大西洋深水大洋钻探计划(ODP)第208航次1262站和1265站35~30Ma期间的浮游和底栖有孔虫氧碳同位素、碳酸钙和粗组分含量,结合颜色反射率和磁化率的高分辨率记录,揭示出表层和深水都发生了这一全球
2、降温事件.分析表明,氧同位素在渐新世初33.5~33.1Ma记录的EOGM事件代表了南极东部冰盖的规模,13表示当时世界海水的表层和深部水温大幅度降低.碳同位素dC在EOGM事件期间发生很大的正偏移,说明全球碳储库发生重要转型,可能反映有机碳埋藏速率突然增加或生产力的分布发生时空变化.同时,岩性组成、碳酸钙含量、颜色反射率和粗组分在始新世/渐新世界线附近都发生了重要变化,反映当时碳酸盐补偿深度(CCD)突然快速变深.由颜色反射率揭示出的碳酸钙含量变化具有100和400ka的地球轨道偏心率长周期,进一步显示早渐新世全球气候变化的轨道驱动机制.关键词渐新世初大冰期事件(EOGM)始
3、新世/渐新世界线南大西洋稳定同位素大洋钻探计划(ODP)新生代以来,全球气温在持续不断地变冷,从两沉积物,这样的沉积物材料已经通过国际深海钻探极无冰的“温室地球”变为现今两极终年有冰的“冰室计划(DSDP)和大洋钻探计划(ODP)获得,开展了包括地球”,经历了多次冰盖扩张的变冷事件.然而,从底栖和浮游有孔虫氧碳同位素等记录的卓有成效的[2~4,6~8]“温室地球”到“冰室地球”的完全过渡是发生在中始研究.但以往的研究主要是针对高纬近南极海新世~早渐新世长达18Ma的地质时期,其最重大的区的站位,对于低纬特别是同一海区不同水深的沉变化阶段发生在距今约33.7Ma的始新世/渐新世界
4、积岩芯则较少涉及.而且,由于DSDP和ODP早期钻[9]线附近,这一事件被认为是地质历史上全球气候转探的技术原因,取芯率一般低于60%~70%,这就限[1]型的重要阶段.最新的世界大洋高分辨率底栖有孔制了开展高分辨率气候变化的详细研究.18虫同位素研究显示,dO值在渐新世最早期(33.62003年ODP第208航次以“早新生代的极端气Ma)的约400ka时间内快速增长了1.4‰,导致底层候”为科学钻探主题,在南大西洋Walvis海脊东北翼水温骤降了至少3~4℃,南极大陆东部开始出现永久水深为2500~4770m的早新生代沉积物中共钻取6性冰盖,这段低温和大陆冰盖极其发育的时期称
5、之个站位,其中有5个站位采用三管高级液压活塞取样为“渐新世初大冰期事件(Earliestoligoceneglacial器技术(Advancedhydraulicpistoncorer,APC)获得了[2]maximum,EOGM)”或“Oi-1事件”.记录EOGM事件的沉积岩芯,保证了基本没有扰动伴随着全球性EOGM事件的发生,全球海平面、[10]和100%取芯率.本文以第208航次1262站(水深大气CO2含量、海/陆分布格局、大陆风化速率和海4755m)的浮游有孔虫碎壳的氧碳稳定同位素、碳酸洋化学等地球系统要素都发生了重大变化,并产生[3,4]钙和粗组分含量、颜色反射率和
6、磁化率为主,并结合潜在大规模的物理和化学反馈.而且,EOGM事件1265站(水深3060m)的底栖有孔虫氧碳同位素,讨是与大气CO2含量快速变化密切有关的瞬时气候变论南大西洋深水区始新世~渐新世过渡时期35~30化,其变化速率类似于现今地球由于人类活动引起的大气CO变化[5].因此,深入研究EOGM事件的沉Ma发生的全球气候变化.2积记录,对于理解地球过去发生的全球变化和开展1材料和方法未来气候变化预测都具有重要意义.1262站(27°11.15'S,1°34.62'E)位于南大西洋开展EOGM事件深入研究的最佳材料是遍布世Walvis海脊西北翼的安哥拉盆地(图1),水深475
7、5m,界大洋的连续、没有扰动、基本没有成岩变化的深海接近大西洋东部现代大约为5.0km的碳酸盐补偿深www.scichina.com1793第49卷第17期2004年9月论文度(Carbonatecompensationdepth,CCD).CCD是深海虫碎壳的氧碳稳定同位素,我们采用随机挑取>150沉积相从钙质沉积分布区到非钙质沉积分布区的重mm的碎片,代表了浮游有孔虫抗溶属种的平均同位要界面,在这个深度上从上覆水层沉降而供应的碳素组成,去除了属种效应的影响.通过这种方法获得酸盐和溶解而失
