锶碳同位素研究揭示晚古生代大冰期演变过程

晚石炭纪全球古地理分布图；本项研究立足华南贵州罗甸纳庆剖面

纳庆剖面柱状图及碳、锶同位素

石炭纪–早二叠世全球事件、锶、碳同位素及古大气CO2对比图

（中国化石网报道）据中国科学院南京地质古生物研究所：是什么原因导致了显生宙以来最大的一次冰期事件？近日，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队陈吉涛研究员等通过对相关地层的锶、碳同位素综合研究，认为显生宙最大的一次冰期事件——晚古生代大冰期的发生，是由大陆风化和有机碳在陆地上的埋藏（形成煤炭）所导致，并提出大冰期的最高峰是由有机碳埋藏由大陆转向海洋导致。研究结果对于认识当今地球环境向温室气候转变的趋势带来启示。成果在线发表于最新一期国际知名地学期刊《地质学》（Geology）杂志。

晚古生代大冰期是显生宙以来规模最大的、主要发育在南方冈瓦纳大陆的一系列多幕式的冰期事件。与之前新元古代及奥陶纪末期的冰期事件不同的是，晚古生代大冰期事件是地球上在动植物繁盛以来最重大的冰期事件，记录了陆地自有植被（尤其是维管类植物）以来，唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的大规模转变。因此，对晚古生代大冰期古气候的系统研究对于认识当今地球系统从“冰室气候”向“温室气候”转变的趋势具有一定的借鉴和启示意义。

本项研究对华南石炭纪–早二叠世连续沉积的斜坡相碳酸盐岩剖面进行了高分辨率、高精度的牙形刺锶同位素研究。该锶同位素曲线间接的反映了当时大陆风化的变化速率，且与当时的泛大陆造山运动、热带雨林的繁盛与衰败、以及泛大陆赤道附近的古气候状况具有密切的联系。

通过将该锶同位素与同时期全球无机碳同位素以及古二氧化碳浓度等的对比研究，佐证了晚古生代大冰期的起始与加强是由大陆风化和有机碳在陆地上的埋藏（形成大量煤炭）导致的，同时首次提出大冰期的最高峰，是在大陆风化整体下降及热带雨林植被更替的背景下，有机碳埋藏由大陆转向海洋所导致。

该研究重新厘定并填补了石炭纪–早二叠世的海水锶同位素变化趋势，为该时期地层对比提供了较为精确的锶同位素地层，是我国申请石炭系“金钉子”的重要工作之一。

同时，该研究为晚古生代大冰期全球古气候变化与古海洋循环提供了有力的生物地球化学证据，是我国对晚古生代大冰期进行多学科交叉研究的综合性成果之一，也是国际上探讨当时环境演变过程和控制因素的标志性成果。

相关研究由南京古生物所与美国加州大学戴维斯分校合作完成，得到了中国科学院、国家自然科学基金委和美国国家科学基金会的联合支持。

论文信息：Jitao Chen*, Isabel P. Montañez, Yuping Qi, Shuzhong Shen, Xiangdong Wang, 2018. Strontium and carbon isotopic evidence for decoupling of pCO2 from continental weathering at the apex of the late Paleozoic glaciation. Geology, published online March 01, 2018. DOI:10.1130/G40093.1