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研究称海洋铀同位素揭示万年前冰川消融影响

发布时间: 2016-10-08
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众所周知,冰川消融对海洋有着广泛影响。但退回到距今2万至1万年之间的末次冰消期,我们怎样了解这种影响呢?美国《科学》杂志10月6日发表的一项新研究说,深海珊瑚化石中的铀同位素是一种有力的解读工具。

作为一种放射性元素,铀几乎存在于所有岩石矿物中,它主要含有三个同位素,分别是铀234、铀235与铀238,其中铀234是铀238衰变而来。

负责研究的英国布里斯托尔大学陈天宇博士说,陆地岩石矿物在风化过程中会有一部分铀溶解到河水中,并被带入海洋。由于铀234更容易脱离矿物质,所以溶解于水中的铀234会多于铀238。在现代海洋中,海水铀234比铀238多15%左右。铀234本身也在衰变,如果大陆风化输入的铀减少,海水中铀234对铀238的比例就会降低。

海水铀同位素比例变化非常小,只有千分之几,而且其古记录通常难以准确保存,长期以来其演化像谜一样困扰着地质和古气候领域的学者。陈天宇等人发现,前些年从大洋考察中采集的赤道大西洋和赤道太平洋深海珊瑚化石保存非常好,几乎没有受到后期改造,是重建过去5万年海水铀同位素比例变化的理想材料。

在距今约两万年前的末次冰盛期,欧亚大陆北部以及几乎整个北美地区均覆盖了厚度达数公里的冰川,类似今天的南极大陆,地质和古气候学者们曾猜想大陆风化输入海洋的物质会由于冰冻作用减少。最新分析显示,当时海水铀同位素比例比现今要低约千分之三,这为上述猜想提供了直接证据。

而在末次冰消期早期,大西洋海水铀同位素比例持续升高了千分之六,显著高于同期太平洋的铀同位素比例。由于铀同位素比例在现代海水中完全均一,这表明当时大洋海水混合效率比现在低。不过,约1.5万年前,大洋深水循环速率和混合效率快速增加,此后太平洋和大西洋海水的铀同位素比例数值接近,并达到现代水平。

此前曾有模拟研究显示,在末次冰消期,巨大的北半球冰川底部在高压力和地热下会变得不稳定而发生大量融化,可能是北半球冰川最终快速崩溃的重要机制之一。最新研究显示,大西洋海水铀同位素比例的增加发生在北半球冰川快速消融开始前,这说明冰川底部在冰川整体消融前就已经开始大量融化,并输入了大量的风化物质到海洋中引起海水铀同位素比例增加。

陈天宇说:“该研究深刻改变了我们对海洋铀同位素行为的认识,也给末次冰消期的冰川消融机制提供了有力的地球化学证据。冰川底部融水可能也会给北大西洋表层输入大量营养,从而促进海洋生物生产率的增加,这些影响值得进一步研究。”

文章来源: 新华社
责任编辑: 奚婷
 
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