有孔虫Mg/Ca与团簇同位素(Δ47)温度计的关系解析：揭示1.25 Ma以来印度洋表层水温重建的差异性机制

为解决古海洋温度重建中Mg/Ca与Δ47温度计结果不一致的问题，Marion Peral团队对印度洋MD96-2048岩芯中1.25 Ma以来的Globigerinoides ruber和Trilobatus sacculifer化石开展对比研究。发现Δ47-SST在0.4 Ma前系统性偏低3.9°C，该差异无法用成岩作用、盐度或pH校正解释。研究揭示了Δ47在深时记录中可能存在未知偏差，为古温度重建方法选择提供关键依据。

　　

在古气候研究中，准确重建地质历史时期的海水表层温度(SST)是理解地球气候系统的关键。目前最常用的两种代理指标——有孔虫壳体的镁钙比(Mg/Ca)和碳酸盐团簇同位素(Δ₄₇)温度计，却时常给出相互矛盾的结果。这种差异究竟源于方法本身的局限性，还是反映了真实的古海洋变化？这个问题长期困扰着古海洋学界，直接影响着我们对过去气候突变事件的认识。

法国波尔多大学的Marion Peral团队选择印度洋MD96-2048岩芯作为研究对象，该岩芯记录了距今1.25百万年(Ma)以来的连续沉积。研究聚焦两种浅水有孔虫：Globigerinoides ruber sensu stricto（G. ruber s.s.）和Trilobatus sacculifer（T. sacculifer），前者同时用于Mg/Ca和Δ₄₇分析，后者作为Mg/Ca的对比物种。这种同一样品、同一物种的对比设计，最大程度减少了生态和埋藏偏差的影响。

关键技术方法包括：1) 对>150 μm有孔虫进行团簇同位素分析，采用多会话测量策略确保数据可靠性；2) 对250-315 μm样品进行Mg/Ca测定，并测试四种温度转换方法；3) 扫描电镜(SEM)评估壳体保存状态；4) 结合δ¹⁸O数据重建海水δ¹⁸O变化。

3. 结果

3.1 温度记录对比

Δ₄₇-SST（16.7-26.8°C）在0.4 Ma前显著低于Mg/Ca-SST（22.3-27.9°C），Wilcoxon检验显示二者分布在0.4-1.25 Ma期间显著差异。而0.4 Ma以来两种指标趋于一致，现代样品温度与WOA数据吻合。

3.2 物种间比较

T. sacculifer的Mg/Ca-SST（21.5-24.5°C）与G. ruber s.s.总体一致，但与Δ₄₇-SST的差异同样呈现0.4 Ma前后的分界。

4. 讨论

4.1 壳体尺寸效应

δ¹⁸O数据表明不同粒径样品（>150 μm vs 250-315 μm）一致性良好（R²=0.92），排除尺寸选择偏差。

4.2 成岩作用影响

SEM显示MIS 6样品保存较差可解释异常低温，但0.4 Ma样品保存良好却仍存差异，表明成岩作用非主因。

4.3 校正方法验证

采用Gray and Evans（2019）的盐度-pH校正公式（方法2-4）后，Mg/Ca-SST仍与Δ₄₇存在显著差异。即使考虑最大局地盐度变化（7 PSU）和pH波动（0.1单位），仅能解释约3°C温差。

4.4 潜在机制

Δ₄₇-SST在0.4 Ma前的异常低温需要1‰的δ¹⁸O_sw变化来协调δ¹⁸O记录，但XRF和孢粉数据不支持该时期存在显著盐度变化。T. sacculifer数据的相对一致性暗示Δ₄₇可能在深时记录中存在未识别的系统偏差。

这项发表于《Geochimica et Cosmochimica Acta》的研究揭示了一个关键现象：在距今0.4 Ma之前，Δ₄₇温度计可能受到未知过程的影响，导致其重建温度系统性偏低。这一发现对古海洋温度重建具有双重意义：一方面肯定了Mg/Ca在深时研究的可靠性，另一方面警示Δ₄₇应用需要更严格的年代学评估。未来需要更多跨区域、多物种的对比研究，以揭示这种差异的普适性及其背后的地球化学机制。