四川盆地长宁县双河地区奥陶系-志留系界线地层剖面海相有机质碳同位素偏移与古大气二氧化碳浓度变化研究

摘要

古大气CO₂浓度变化是驱动地球表面温度升高或降低的关键要素，也是我们解析地质历史时期冰室期和温室期气候状态转型的一个重要参数。现代海洋研究证实，海洋浮游植物及其产生的悬浮和沉降颗粒有机碳以及海底沉积物中有机质的碳同位素δ¹³C值大小变化受到海水中溶解CO₂浓度控制，海水溶解CO₂碳同位素(δ¹³C_CO2)与海洋来源有机质碳同位素(δ¹³C_org)的差值(Δ=δ¹³C_CO2-δ¹³C_org),与海水溶解CO₂浓度的倒数之间可以采用定量方程进行描述。如果引用海面古大气pCO₂与全球海表平均水温（GAT）相关方程，则可以通过海水溶解CO₂浓度定量计算海表古大气pCO₂,同时求解古海洋平均海面温度和酸碱度pH值。四川盆地长宁县双河地区发育连续的奥陶系上部五峰组和顶部观音桥段以及志留系下部龙马溪组黑色泥页岩地层剖面，观音桥段的地层时代对应赫南特冰室期气候期。这一地表剖面生物化石控制精度高，岩石富有机碳，而且早古生代时期陆生高等植物尚未出现，这为我们采用海洋有机质碳同位素变化计算古大气pCO₂提供了最佳的材料。研究结果表明，观音桥段沉积期古大气CO₂浓度平均值为625μatm,海表全球平均温度为18.46℃,这些与新生代渐新世时期南极冰盖出现时冰室期气候状态可以对比。

关键词

海洋有机质碳同位素组成 / 海水溶解CO₂浓度 / 古大气pCO₂ / 全球平均温度 / 古气候变化 / 四川盆地 / 观音桥段 / 赫南特冰期

基金资助

国家自然科学基金项目(42172121); 甘肃省油气资源研究重点实验室开放课题(SZDKFJJ2022002)