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晚奥陶世赤道“冷舌”的发现及其意义
2018-08-13 | 编辑: | 【

  海洋表面温度是海水和大气相互作用的结果。通常情况下,热带太平洋的表层水温度存在着东冷西暖的特点。在赤道东太平洋存在一个冷水区,被称之为赤道东太平洋冷舌The Eastern Equatorial Pacific Cold Tongue, EEP-CT)。在现代海洋中,赤道东太平洋冷舌对海洋-大气CO2循环、全球气候具有重要影响,厄尔尼诺和拉尼娜等气候事件都与之有关。 

  近期,中国科学院南京地质古生物研究所“早古生代创新研究群体”詹仁斌研究员及其团队与加拿大威斯顿大学靳吉锁教授合作,通过多学科交叉,基于古生物学、沉积学以及地球化学等证据,指出赤道冷舌现象在奥陶纪时就已存在,华南板块在奥陶纪时的海洋动物群演化就与这一冷舌及其运移有关。研究成果在近期发表于国际知名地学期刊《地质学》(Geology)杂志上。 

  前人研究表明,华南板块在早奥陶世处于南半球中纬度(即亚热带)地区,之后逐渐向北漂移,并在晚奥陶世到达赤道附近。然而,最新牙形类氧同位素研究表明,奥陶纪时海水表面古温度呈逐渐变凉的趋势,这与华南板块古地理位置变化呈现相反的趋势。 

  隶属于华南板块的扬子台地,早奥陶世主要沉积了一套暖水型碳酸盐岩为主的地层,分别是南津关组、分乡组以及红花园组。该时期鲕粒、钙质海绵生物礁极为常见;在劳伦、西伯利亚等板块分布的暖水性腕足动物群(如FinkelburgiaTritoechia等)也在扬子区发育。相比之下,扬子台地晚奥陶世地层(如宝塔组、临湘组)则发育凉水型碳酸盐岩,未见鲕粒、钙质绿藻、钙质海绵以及典型的暖水型无房贝类腕足动物(如TcherskidiumProconchidium);典型的较深水或凉水型腕足动物群(如Foliomena腕足动物群、Hirnantia动物群)在扬子区广泛发育。 

  为能更好地揭示华南板块古气候变化,研究人员对华南奥陶纪牙形刺磷灰石氧同位素进行了测试,结果显示,海水古温度从早奥陶世到晚奥陶世总体呈下降趋势。因此,古生物学、沉积学以及地球化学证据显示,奥陶纪华南扬子区海水古温度应该呈逐渐下降趋势,这与华南板块在奥陶纪时从南半球中纬度地区逐渐向北漂移至赤道附近明显不符。 

  在奥陶纪,冈瓦纳大陆主要聚集在南极附近,并向北延伸穿越赤道至北半球。冈瓦纳大陆沿岸古地理格局和现代南极和南美的地理格局较为相似。奥陶纪古洋流重建显示,冈瓦纳大陆沿岸存在一个从南极到赤道的冷洋流;该洋流性质和引起赤道东太平洋冷舌的现代南美洪堡洋流极为相似。在晚奥陶世,华南板块的古地理位置位于赤道附近,与现代处于东太平洋冷水区的加拉帕戈斯群岛的地理位置相似。尽管扬子台地在晚奥陶世处于赤道附近,因其长期受冷洋流的影响,冷水洋流给华南板块带来了丰富的营养物质,促进了海洋生物群的分异和繁盛,从而发育了凉水型动物群,记录它们的就是一套凉水型碳酸盐岩。因此,赤道冷舌是华南奥陶纪生物大辐射的背景机制之一。     

  本研究得到国家自然科学基金委、中国科学院及现代古生物学和地层学国家重点实验室的资助。     

  论文相关信息Jin, J.S., Zhan, R.B. & Wu, R.C. 2018. Equatorial cold-water tongue in the Late Ordovician. Geology. https://doi.org/10.1130/G45302.1

晚奥陶世赤道“冷舌”的发现及其意义

晚奥陶世全球古地理再造与推测的古洋流运移路径

现代海洋表层水温度图

现代海洋表层水温度图

华南奥陶纪古地理格局、氧同位素曲线以及相关动物群、沉积相的分布情况

华南奥陶纪古地理格局、氧同位素曲线以及相关动物群、沉积相的分布情况





 
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