深海沉積物非常非常非常有研究價值,光在古氣候上的研究價值說上3天3夜也說不完,它包含了相當豐富的古氣候信息,和一些重要的古氣候指示物(paleoclimate proxy),相對于冰芯和黃土,它的沉積時間更長,例如青藏高原古里雅冰芯的精確定年時間是0.6Ma(百萬年),而深海沉積物的目前可確定的精確沉積記錄可達200Ma,由于海洋一直接受河流輸送的陸源物質(zhì)、大氣搬運的重金屬、海洋生物的遺骸以及海水與大氣的同位素分餾,所包含信息異常豐富。


1、深海氧同位素信息,由于平衡分餾的差異,深海沉積物/記錄能夠有效地反映古氣候事件和氣溫的波動,記錄長度。但是因為擾動和各個采樣孔記錄的差別,記錄需要復(fù)雜的建模矯正,2004年布朗大學(xué)Lisiecki和波士頓大學(xué)的Raymo兩位博士(大神請收下我的膝蓋)根據(jù)全球的57個采樣點信息,校正出一條優(yōu)秀的記錄曲線稱之為LR04。

這個是他們選取的包含上新時到更新世沉積記錄的全球57個深海鉆孔點位置。


LR04曲線,數(shù)字為第四紀MIS編號,奇數(shù)為間冰期(暖期),偶數(shù)為冰期(冷期),下面方框是地球磁場分期黑色為正向,白色為反向。LR04深海沉積曲線顯著反映了米蘭科維奇的冰期-間冰期旋回理論,和氣溫的周期性變化。


2、C、N同位素的變化,由于生物的化學(xué)成分,生物體死亡后分解,依然保留了C、N元素,而海洋接受了從河流輸送的陸源物質(zhì)(包括植物殘體)、海洋內(nèi)藻類(如硅藻殼)與植物殘體,其碳同位素能夠反映深海表層的碳循環(huán),而其中的與氣溫成比例關(guān)系,反映出氣候變化。


3、包含的碎石和冰磧物,在第四紀由于冰期和間冰期的變化,冰川范圍不斷變化,在冰期,冰蓋由大陸向海洋大陸架延伸,海水由于大量結(jié)冰,海平面下降。向海洋延伸的海冰攜帶了一些碎石和冰磧物,在進入間冰期消退中,這些碎石和冰磧物在洋流搬運下沉積在海底沉積物中,這種海冰搬運碎石的作用稱之為冰笩作用(類似于冰做的筏子)。所以海底沉積物的碎石、冰磧物層反映了冰期,通過同位素定年,可以確定冰期和間冰期時間。


4、耳石,想必大家對這個名字很陌生,它是脊椎動物的內(nèi)耳和無脊椎動物的耳泡中的石灰質(zhì)結(jié)石(Ca),在許多真骨魚類中尤為顯著。也就是魚類和海洋無脊椎動物(章魚、烏賊之類)死后身體腐爛,但是耳石卻很容易保存下來。這種聽力平衡器官對于研究古氣候有啥作用呢?作用大了!在魚類和海洋無脊椎動物存活期間(短到幾年十幾年,長到幾百年),它的耳石中的起到了類似于石筍的作用,其中的鍶和氧同位素值的變化反映了氣溫變化,記錄了其生活期間的氣候,由于魚類生命周期不長,其耳石的時間精度非常高,成為古氣候指示物研究的潛力方向。深海沉積物包含了大量的魚類耳石,利用同位素定年確定耳石的起始和終結(jié)年代,就可以得到期間的同位素反映的氣溫紀錄。


參考文獻:Lorraine E.Lisiecki,Maureen E.Raymo.A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic D18O records.Paleoceanography vol 20,PA1003.2005