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广东海洋大学
廖永岩
(电子信箱:rock6783@126.com)
现在开始,我们来谈谈冰川的地质作用的地球化学证据。先来了解一下冰期旋回中碳酸盐岩δ
由于关系到人类的生存和可持续性发展,全球变化,已成为当今最热门的话题和研究领域。将古论今,为了更好地了解和研究当今的全球变化,科学家对古冰川进行了大量的研究。在古冰川的研究中,研究者发现,冰川形成过程中,随着δ18O正漂移,碳酸盐岩中δ
1 δ
当海洋中的水蒸发时,含δ16O的水较易蒸发,含δ18O的水较不易蒸发。这样,就造成δ18O的分馏。由蒸发的水蒸汽凝聚而成的江河湖里的淡水,δ16O较高,δ18O较低。由蒸发的水蒸汽凝聚而成的极地冰川及山地冰川,δ16O也较高,δ18O较低。而海洋,则由于δ16O的蒸发减少而造成δ18O值升高。江河湖里的水,最终又会流入海洋。库存在江河湖里的淡水量相对较少,且量变化不大。而极地冰川和山地冰川,当冰川形成时,会造成大量淡水的滞留;而冰川消融时,原来滞留在极地和高山的冰川水,又会流入海洋。这样,就造成冰川形成时,海洋δ18O值正漂移,而冰川消融时,δ18O负漂移(Shackbeton, 1973)。
自然界中的碳,主要由两种稳定同位素组成,即
2 冰期旋回中的δ
2.1 冰期后碳酸盐岩帽中的δ
每一次冰川消融后,紧接着冰碛岩的上面,会形成一层厚厚的碳酸盐岩。这种碳酸盐岩像帽子一样盖在冰碛岩上,俗称碳酸盐岩帽。这种碳酸盐岩帽的厚度,与冰川期冰川的规模有关。冰川期形成的冰川规模越大,这种碳酸盐岩帽的厚度越大(有时达
紧接在冰碛岩上的碳酸盐岩的δ
这种现象,每一次冰期都会再现(Hoffman, et. al., 1998; Kennett, et. al., 2000; 李玉成和周忠泽,2002),但以新元古大冰期最为显著,漂移幅度最大(Hoffman, et. al., 1998)。冰期后碳酸盐岩帽形成和δ
2.2 冰期旋回中的δ
δ18O值的变化,与冰川的形成和消融密切相关,现已作为古冰川形成和消融的一种重要表征(Shackbeton, 1973)。
在地球演化的过程中,每一次的冰期的形成和消融,都伴随着δ18O的周期性变化(杨瑞东等,2003;Shackbeton, 1973; 李玉成和周忠泽,2002)。冰川形成过程中,δ18O值逐渐升高,冰川最大时,δ18O值最高。冰川持续期,只要冰川规模不变,总质量不变,δ18O的值也不会有太大的波动。冰川消融期,随着冰川的逐渐消融,δ18O值逐渐降低,至冰川完全消融时,δ18O值降至最低。在间冰期,δ18O值波动不大。冰期旋回中,δ18O正漂移的最大值,与冰川的规模密切相关。冰川规模越大(如新元古大冰期),δ18O的正漂移越强烈;冰川规模越小(如奥陶纪或比它更小的次一级冰期),则δ18O正漂移越弱。只要是没有冰川形成的间冰期,δ18O的值波动不大。
δ
δ
了解冰期旋回中碳酸盐岩δ
未完,待续。
下回预告:地球科学原理之16 冰期旋回中δ13C规律变化的解释和分析
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(注:本“地球科学原理”系列,是根据廖永岩著,海洋出版社(2007年5月)出版的《地球科学原理》一书改编而来,转载者请署明出处,请不要用于商业用途)
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