海洋古水温的研究.doc

关于海洋古水温的研究 2013级地质学 丛静艺 古海洋的历史难以直接恢复，只能通过某些参数的恢复进行间接地推断。古海水温度就是非常重要的古海洋学参数。 （一）海水温度在古海洋研究中占有重要地位 大洋的环流是大洋系统发展的基本驱动力，它一方面控制大洋的温度、盐度、生产力、含氧量等，但另一方面又受到温度等的影响。 在古海洋学研究中，海水温度的恢复一直占据突出的地位。相对于其它参数，古海水温度的恢复要容易而且定量化程度最高。海水温度对大洋系统有多方面的影响，因此，恢复了某一时期古海洋的海水温度，就可以推断当时大洋的基本特征。 海水温度是水团的重要标志。现今大洋中的许多水团就是依据海水温度为重要标志而划分出来的，也就是说，不同的水团有不同的海水温度特征，如我国近海海域的外海水团和近岸水团；再如各大洋次表层水水团之下可以划分出中央水团、亚南极水团、亚北极水团等（当然，水温不是划分的唯一依据）。 大洋表层环流主要是由海水温度决定的。表层大洋环流主要由暖流和寒流构成，其根本原因在于太阳辐射造成，但却是通过海水温度表现的。海水温度影响大洋水层结构，大洋水体的垂直结构分层受水温的控制。海水温度又影响全球气候，同时，海水温度的变化又是气候的反映。海水温度还影响生物的分布、生物生产力以及海水化学特征。因此，海水古温度的恢复在海洋学研究中占有重要地位。 （二）古海水温度恢复 古海水温度的恢复方法，概括起来有古生物学方法、地球化学的方法等。从定性、半定量走向定量，古水温的估算方法日趋完善。不论什么方法，都是依据“将今论古”的原则，或者是所谓的“现实主义原则”。恢复海水古温度，几乎都是以微体古生物的介壳为基本对象的。所以微体古生物化石的鉴定分析具有关键性作用。 但是运用化石标志辨认特定的水团、洋流，只是一种定性的成果，如果用古生物资料作定量的分析，对水团、洋流作更深入的研究，就需要先取得古水温的资料，这是因为古水温不仅可以反映古气候的变迁,而且还为古洋流的动态提供直接的信息。 一、定性恢复海水古温度 定性恢复，多数情况下是利用化石进行的。许多生物的种类或者组合与其生活时的水温密切相关。所以找到这样的种类或者组合就可以大致知道它们生活时的水温高低以及变化的大致状况。标志种和标志性种组合的方法就是一种定性恢复海水古温度的方法。 底层水、表层水和上升流的情况可以通过标志种和标志性种组合反映出来。底层水的温度可以用底栖有孔虫组合和介形虫来指示，例如，Buccella frigida,Eggerella advina等冷水种指示较低的海水温度，而Pseudorotalia, Asterorotalia等暖水种指示较高的海水温度。 浮游有孔虫及其组合可以指示表层水温度，常见的暖水种浮游有孔虫包括:Globigerinoides ruber, Globigerinoides sacculifer,Globorotalia menardii和Pulleniatina obliquiloculata等,冷水种浮游有孔虫包括:Neogloboquadrina dutertrei, Neogloboquadrina pachyderma, Globigerina bulloides, Globorotalia crassaformis和Globorotalia inflata等。 此外，一些微体化石的形态特征也受环境的影响，这对于简单的指示环境有一定的意义。包括壳体的形态、壳径、壳面孔隙率、壳体旋向、壳口大小等形态结构的变量。例如，浮游有孔虫的形态特征、壳口大小和表面的微细结构受温度的影响，会随着纬度的变化呈现一定的递变性。 二、半定量恢复古海水温度 分异度、优势度、均衡度等可以为初步判断海水温度范围提供依据。简单分异度随着纬度的增加而降低这种趋势几乎在所有生物门类中都有记载。有孔虫、超微化石、珊瑚、苔藓虫、双瓣类、腹足类等海相生物的分异度在赤道两侧均显示出近于对称的分布格局:低纬区分异度高高纬区分异度低。 半定量的方法主要利用部分微体古生物类群与海水温度间的关系部分定量关系（温度指数）恢复古水温。常见的有放射虫温度指数、硅藻温度指数等。（1）放射虫温度指数（TR）TR=Xw/Xw+（Xt=Xc）。其中Xw—为暖水种个体数；Xt—为过渡水种个体数；Xc—为冷水种个体数。（2）硅藻温度指数（Td）Td=Xw/Xc+Xw。其中Xw—为暖水硅藻个体总数；Xc—为冷水硅藻个体总数。 此外还有不少方法可以半定量恢复古海水温度。如：单个指温种的比例、不同种类间的比值变化等等。 三、定量恢复海水古温度 这是目前最主要、最通行的方法。目前比较通用的古温度重建指标有：有孔虫的转换函数法和地球化学的稳定同位素法、Mg/Ca比值、基于生物标志物的UK37或UK’37、TX