阿尔廷斯基大冰消期：来自华南地区的冰川海平面变化证据

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Artinskian great deglaciation: Glacioeustasy evidence from South China

冰川期结束时限研究——基于中国南大陆Kongshan剖面沉积序列与碳酸盐同位素分析

　　本文探讨了晚古生代冰期（Late Paleozoic Ice Age, LPIA）的结束时间及其对全球海平面变化的影响。LPIA是地球历史上最为显著的气候事件之一，持续了约1亿年，从泥盆纪-石炭纪过渡时期一直到晚二叠纪。这一时期不仅塑造了独特的地貌格局，还对大气成分和海洋生态系统产生了深远的影响。研究者们通过对中国南方孔山剖面的综合分析，结合生物地层学、沉积学以及碳酸盐碳同位素（δ13C_carb）数据，揭示了LPIA结束过程中海平面变化的特征，为理解冰期向温室气候状态的转变提供了新的视角。

孔山剖面位于中国江苏省南京市东部郊区，属于早古生代的浅海碳酸盐台地环境。该剖面的沉积记录涵盖了从Asselian期到中Kungurian期的广泛地质时期，为研究LPIA的演变过程提供了重要的地质证据。研究发现，Asselian至早Artinskian期的 Chuanshan 组主要由碳酸盐循环层（cyclothems）组成，这些层显示出潮下带与潮间带至陆上暴露带之间的频繁交替，表明这一时期海平面经历了高频率的波动。这种波动模式在整体海平面低位背景下尤为明显，反映了冰期的高峰期特征。

相比之下，中晚Artinskian期的Chihsia组则呈现出不同的沉积特征。该组主要由受限的中台地沉积相构成，碳酸盐循环层不明显，表明这一时期发生了快速而显著的海侵事件。海平面的迅速上升可能是由于冰期的结束，导致全球海平面发生剧烈变化。而上覆的Kungurian期沉积则显示出单调的生物碎屑灰岩至灰质岩，缺乏明显的循环层，表明这一时期海平面处于高位，且变化幅度较小。这一沉积模式的变化，与海平面的演变趋势相吻合，暗示着LPIA的结束与海平面的显著变化密切相关。

通过分析碳酸盐碳同位素数据，研究进一步确认了海平面变化的模式。这些数据通常与海平面波动趋势一致，反映出全球气候系统的变化。在Asselian至早Artinskian期，碳酸盐碳同位素值的变化与高频率的海平面波动相对应，而在中晚Artinskian期，同位素值的变化则趋于平缓，这与海平面的迅速上升相吻合。这一发现支持了LPIA的结束与全球海平面变化之间存在密切联系的观点。

研究者还识别了Asselian至Sakmarian期共19个高频率的海侵-海退循环。这些循环的平均持续时间约为463千年，与米兰科维奇周期中的长偏心率周期相吻合。这一周期通常与地球轨道参数的变化相关，包括地球绕太阳公转轨道的偏心率变化，进而影响全球气候和海平面变化。然而，由于孔山剖面的沉积记录可能存在一定的不完整性，因此研究者认为这些周期的持续时间可能被略微高估。不过，这种高频率的海平面变化模式在多个地质区域（如中国南方、北美和欧洲）都有相似的记录，这表明LPIA的结束可能是一个全球性的地质事件，而非局限于某一地区。

研究进一步指出，Asselian至早Artinskian期的高频率海平面波动可能反映了LPIA的高峰期，而中晚Artinskian期的海侵则可能是冰期结束的标志。这一时期海平面的迅速上升，标志着从冰期向温室气候状态的转变。这种转变不仅对全球海平面产生了影响，还对海洋生态系统、大气成分以及陆地环境产生了深远的连锁反应。例如，海平面的上升可能导致了更多海洋生物的迁移和演化，同时也可能促进了陆地生态系统的变化，进而影响全球碳循环和气候模式。

此外，研究还提到，尽管传统观点认为LPIA在中Sakmarian期结束，但近年来的证据表明，这一转变可能更早发生在Artinskian期。这种观点的转变源于对陆地生物群落、湖泊沉积、海平面变化以及古地理格局的综合分析。例如，陆地生物的多样性变化、湖泊沉积物的特征以及海平面波动的记录，都支持了冰期结束发生在Artinskian期的可能性。这一发现对于理解地球气候系统的演变具有重要意义，尤其是在当前全球变暖的背景下，研究古气候的变化有助于预测未来的气候趋势。

在古地理格局方面，研究者们指出，中国南方地区在早古生代时期位于南半球的赤道附近，这使得该地区的沉积记录能够较好地反映全球海平面的变化。同时，由于该地区与古特提斯洋和古泛大陆相邻，其沉积环境受到古地理格局的显著影响。这些因素共同作用，使得孔山剖面成为研究LPIA结束过程的理想地点。

本文的研究结果表明，LPIA的结束是一个复杂的地质过程，涉及全球海平面的显著变化、大气成分的调整以及生态系统的变化。通过对中国南方孔山剖面的详细分析，研究者们不仅揭示了LPIA结束的时间范围，还为理解这一转变的机制提供了新的线索。这些线索包括全球气候系统的变化、冰川的消退以及海平面的上升，这些因素共同作用，推动了从冰期向温室气候状态的过渡。

值得注意的是，LPIA的结束并非一蹴而就，而是一个渐进的过程。这一过程可能伴随着多个阶段的海平面波动，最终导致全球海平面的显著上升。研究者们认为，这种海平面变化可能是由于全球冰川的消退，导致冰川融水流入海洋，进而引起海平面的上升。同时，海平面的上升也可能促进了海洋生物的多样化，为后续的温室气候状态奠定了基础。

此外，研究还强调了LPIA结束对现代气候研究的启示。当前全球变暖的背景使得理解过去气候系统的变化显得尤为重要。LPIA的结束过程为研究地球气候系统的演变提供了一个重要的历史案例，可以帮助科学家们更好地预测未来的气候趋势。通过对比LPIA的结束与当前的全球变暖，研究者们可以更深入地探讨气候系统对地质和生态变化的响应机制。

本文的研究还涉及了多个方面的数据和方法。首先，研究者们通过详细的层序厚度测量、沉积特征描述和沉积学记录，建立了孔山剖面的沉积序列。其次，他们采集了118个沉积学样品，并对其中99个进行了碳酸盐碳同位素分析。通过对这些样品的进一步研究，如制作薄片和进行微观沉积相分析，研究者们能够更准确地识别沉积环境的变化。这些方法的综合应用，使得研究结果更具可靠性和代表性。

在生物地层学方面，孔山剖面的沉积物中富含 fusuline 有孔虫，这使得研究者们能够较为准确地建立该地区的生物地层框架。然而，由于conodont（笔石）的样本数量不足，研究者们主要依赖于fusuline来确定地层年代。这一方法虽然存在一定局限性，但在缺乏其他生物标志的情况下，仍然为研究提供了重要的依据。

研究者们还讨论了LPIA结束的可能机制。他们认为，这一过程可能受到多种因素的影响，包括地球轨道参数的变化、大气成分的调整以及全球冰川的消退。这些因素相互作用，共同推动了从冰期向温室气候状态的转变。其中，米兰科维奇周期中的长偏心率周期被认为是这一过程的重要驱动力之一，因为其周期性变化可能影响全球气候模式和海平面波动。

在古气候研究中，LPIA的结束是一个关键的转折点。这一转折点不仅标志着冰期的结束，还可能影响了全球的生态系统和碳循环。例如，海平面的上升可能导致了更多的海洋生物迁移，从而改变了海洋生态系统的结构和功能。同时，大气中CO?浓度的上升可能促进了陆地植物的繁盛，为复杂的陆地生态系统的发展提供了条件。这些变化共同作用，推动了地球从冰期向温室气候状态的过渡。

本文的研究还强调了LPIA结束对地球历史的影响。LPIA的结束不仅是气候系统的转变，还可能影响了全球的生态系统和地质演化。例如，冰期的结束可能导致了更多的海洋生物种类的出现，以及陆地生态系统的变化。这些变化可能进一步影响了全球的碳循环和大气成分，为后续的温室气候状态奠定了基础。

总的来说，本文通过对中国南方孔山剖面的详细研究，揭示了LPIA结束过程中海平面变化的特征，支持了LPIA结束可能发生在Artinskian期的观点。研究者们认为，这种高频率的海平面波动可能反映了冰期的高峰期，而中晚Artinskian期的海侵则标志着冰期的结束。这一发现不仅丰富了我们对LPIA结束过程的理解，还为研究地球气候系统的演变提供了重要的地质证据。通过对比LPIA的结束与当前的全球变暖，研究者们可以更深入地探讨气候系统对地质和生态变化的响应机制，为应对未来的气候变化提供科学依据。