浮游性有孔蟲紀錄 - 地球科學討論

難得有非地震或是構造相關的問題，就讓小弟來拋磚引玉好了
（是說難得遇到我稍微會一點的東西XD）

不曉得你讀得是哪一本書，也許可以將書名PO上來與大家分享？

稍微整理一下，你的問題裡包含了幾件事情：
1. 一千五百萬年來冰川的體積真的增加了嗎？增加在哪裡？

2. 有孔蟲的氧同位素(delta 18O, d18O)是什麼，有哪些因素會影響d18O的改變？

3. 當深海的底棲性有孔蟲紀錄改變（高緯度地區來的訊號）時，低緯度的表層有孔蟲
紀錄（低緯度熱帶海洋來的訊號）會不會有什麼相對應的改變？

在這裡請容許我先跳著講（跳）先跳到第二點解釋一下原理，也許你已經知道

不過也許還有版友不甚瞭解，請容許小弟叨擾一下

最早利用有孔蟲殻體氧同位素推測過去冰期間冰期冰川體積的人

（海洋單細胞生物原生動物，大部份利用海洋中碳酸鈣形成殻體，殻體有方解石質
霰石，或是利用身邊的碎屑成殼）

是我們偉大的Cesare Emiliani在1954年所發表的文章，在過去研究冰川的學者

（http://en.wikipedia.org/wiki/Cesare_Emiliani 他真的叫凱薩耶～超酷的）

都是陸上的地質學家，透過冰川的推積物與侵蝕痕跡來重建，過去的冰川歷史

這樣的研究很容易遇上幾個問題：年代不易斷定，再來就是反覆發生的冰川會覆蓋掉

上次發育的痕跡。根據一些簡單的基本假設，加上分析技術進步與海洋地質學的興起

E先生建立了過去五十萬年來的北半球冰川發育歷史

有孔蟲氧同位素基本上受控於幾件事情

（基本原理http://en.wikipedia.org/wiki/Delta-O-18）

1. 溫度, 2. 海水本身水體的氧同位素, 3. 生機效應

海水本身的氧同位素包括什麼呢？主要包括蒸發降雨，與冰川效應

當水汽蒸發時，相對較輕的16O會比較容易富集在水汽中，而使得原來的海水相對富集

了較多較重的18O，設想，在冰期的時候，許多的水汽都被冰封在冰川裡，表示有許多的

16O離開了海洋，而使得18O富集在原來的海水裡，會使得海水本身的氧同位素較重

這個就是所謂的冰川效應，但是表層海水還會受控於蒸發與降雨的效應

回到第一個問題，過去一千五百萬年來發生了什麼樣的氣候事件？

一千五百萬算起來是大約從中中新世一直到現在，非常長的一段時間

如果不管一些細節，只談百萬年尺度的氣候變化的話，大約在一千五百萬到一千萬年間

西南極的陸上冰川有一個主要的發育期（東南極早在始新世與漸新世邊界就開始了

Eocene/Oligocene boundary），而在過去三個百萬年以來則是北半球冰川

主要擴張的時間（有興趣請參考Zachos et al., 2001 Science, 他整理了整個新生代

六千五百萬年來主要的氣候與構造事件）

在來是最後一個問題，就是當冰川體積增加時，熱帶地區會有什麼相對的改變？

為什麼可以用底棲性的有孔蟲氧同位素來代表全球的冰川體積呢？不是還有溫度嗎？

很簡單的一個假設是，越深的海底，水溫是很固定的，科學家假設即使有冰期間冰期

的變化底水的水溫變化還是很小，所以可以直接忽略溫度來的效應（當然這個在10多年來

有很多的爭論）所以把底棲性的有孔蟲的氧同位素來當全球冰川體積的代表

至於浮游有孔蟲的氧同位素代表什麼意義呢？基本上我可以說，就包含了我們剛才所說的

溫度，蒸發降雨，冰川體積等等，所以其實浮游有孔蟲的氧同位素是較複雜的

那我們來評估一下，比如說溫度變一度的話氧同位素會變多少，冰川使全球平均海水面

下降一公尺的話氧同位素會下降多少？

根據Bemis et al., 1998的實驗得到如果氧同位素變化1 個千分率

（1 permil, 千分之一）的話，相對應的溫度大約會變化4.8度

而根據許多前人的研究，如果全球海水面下降一公尺的話，平均氧同位素大約會改變

0.01個千分率，（聽起來好像很少）

我們拿上次冰期來說，目前大約都覺得全球平均海水面大約下降了120-140公尺

（也就是氧同位素大約下降了1.2-1.4個千分率）

而在熱帶的海洋大約下降了3度，換算起來才不過0.625個千分率

所以表層浮游有孔蟲大約因為溫度與冰川的效應大約會下降個1.8-2.0個千分率

（在此不多討論蒸發降雨，會很複雜）

所以理論上當全球冰川體積逐漸增加時，浮游有孔蟲的氧同位素應該也是會增加的

但是

最麻煩的就是，表層的海水會互相交換，水汽來源的氧同位素值會改變，所以單看

浮游的數值時，可能不會像底棲的改變量這麼大，那是因為有許多的因素互相牽制抵消了


講到最後好像沒有回應到你的問題，不過點出了一個很重要的觀念就是

"努力找到一個只受控於較少因素影響的代用指標"

會使解釋這些數值更來的直接與簡單，未來在觀看更多的古氣候研究的數值報導時

也鼓勵大家用這樣的思考下去評估他的可信度

以上，歡迎討論！

也歡迎加入我們的行列！台大地質科學系古氣候研究的團隊越來越多人囉！







※ 引述《bohoatto (BHT)》之銘言：
: 最近讀到一本書, 提到過去一千五百萬年冰川的體積增加, 深海底棲性
: 有孔蟲d18O值隨之增加, 可是熱帶太平洋的浮游性有孔蟲d18O值卻較無變
: 化, 不知道要怎麼解釋.
: 是因為表層且熱帶所以海水溫度變化較小嗎? 還是什麼原因..
: 謝謝!

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