晚二叠世大气CO2对古气候的影响

• 作 者: 舒兵 张廷山 杨巍 杜翔
• 机 构: 西南石油大学地球科学与技术学院
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 晚二叠世 CO2浓度 风化速率 古气候特征 炎热 干燥

前人研究表明,大气中的CO2的浓度的变化可能是决定地质历史时期气候和生态系统变化极重要的因素,以及Ca-Mg硅酸盐岩、碳酸盐岩的风化速率由大气温度(T)与大气中CO2浓度等因素有关。晚二叠世末期,火山活动致使碳酸盐岩等岩石溶解、森林大火等释放大量的温室气体(CO2)到大气中,导致大气的CO2浓度升高,温度也相应的升高,岩石风化速率也会加快,岩石颗粒表面也会发生相应的变化。通过对黔西地区陆相露头剖面的地质记录研究,认为生物灭绝线之下,存在岩性序列逐渐变粗,并发育砾岩的特征;根据石英砂颗粒便面的典型特征及个体特征差异,能了解其形成的沉积环境以及搬运介质条件,从而推断古气候的变化,在扫描电镜(SEM)下,对PTB附近的砂岩进行观察,发现砂岩中石英等矿物颗粒表面粗糙不光滑、溶孔发育,易溶矿物颗粒表面出现溶孔、溶坑、溶缝等;灭绝界线附近存在两层界线黏土矿物,其中伊-蒙混层含量为70%~85%、蒙脱石含量为10%~25%、绿泥石为5%左右,黏土矿物中有六方双锥的β-石英、锆石,并且多种氧化物含量也发生了改变,该黏土岩的形成可能与火山活动有关;与海相序列相比,陆相序列δ13Corg并没有减少或增高,一般在-25‰的小幅度震动,但是对威宁岔河陆相剖面的δ13Corg进行分析测试发现,PTB附近的δ13Corg负偏了3‰~10‰。晚二叠世开始,大气中CO2浓度持续增加,并在二叠世末期、三叠世初达到最大值,是早二叠世的3~4倍,驱动了大气温度的增高,从而使晚二叠世-早三叠世之交气候异常炎热、干燥的沉积环境。全球海平面持续下降、洋底出现了严重的缺氧、海洋生物与陆地植物相继萎缩、P-T过渡时期生物集群灭绝、晚二叠世至早三叠世广泛的红层和蒸发盐、剧烈的火山活动、全球一致的聚煤间断以及上二叠统至中三叠统碳同位素存在负向漂移,这些现象都可能与当时全球CO2浓度升高紧密相连。