地球轨道旋回沉积节律研究进展--兼论轨道旋回的沉积学特征、年代学意义和研究方法.pdfVIP

第13卷第3期 地球科学进展 V01．13No．3 ADVANCEINEARTH 1998年6月 SCIENCES Jun．，1998 地球轨道旋回沉积节律研究进展 ——兼论轨道旋回的沉积学特征、年代学意义和研究方法 柳永清 (中国科学院地质研究所北京 i00029) 摘要地球轨道旋回是古代沉积记录中常见的由地球轨道参数变动控制的沉积 节律，它不仅自身表现显著的节律性，而且通过反馈体系强烈影响着沉积作用。同 时，轨道旋回节律在不同的沉积背景下以不同的沉积特征显现和规则性叠加。地球 轨道旋回赋有的规则频率变化特征又使其具有年代学意义和应用价值，它是天文 地质学、地层学及沉积学研究的重点内容。根据国内外资料综述了这些方面的研究 进展，并探讨了地球轨道旋回的研究方法。 关键词地球轨道旋回 沉积学 年代学 研究方法 分类号P53 早在19世纪，天文学者就发现了地球轨道及它的旋转轴位置经历着几万年至几十万年 周期的旋回性变化。地球在围绕太阳公转时发生偏心率的变化，具有100ka和410ka的平 均周期；地球旋转轴倾斜角度也具平均周期为4lka的变化；地球轨道也表现着岁差旋回， 平均周期为21．7kan3。地球轨道参数这种周期性的变化被称之为米兰科维奇旋回或节律。 地球表层环境的水圈、气圈及生物圈等明显受地球轨道运动状态长周期低频变化和短周期 高频变化的影响而呈现周期性的变化，它反映着地球在宇宙动力系统中全球气候、海平面、 沉积物理、化学及生物、生态繁衍的变化和演化过程。目前，在古代沉积记录中已识别出了偏 心率、轴斜率和岁差旋回。同时，在轨道旋回识别标志、沉积学特征、年代学意义及应用等方 面都取得了巨大的进展。 1 地球轨道旋回(米兰科维奇节律)研究进展 早在19世纪初就有学者提出地球轨道参数的变化可以在地史时期的沉积记录中观察 到，并开始细致地分析宇宙机制导致地球气候变化的可能性，认为冰期主要是由于地一月距 韵律，首次将沉积旋回和地球轨道参数变化联系在一起，认为除了天体运动状态变化的控制 作者简介：柳永清，男，1960年6月出生，助理研究员，主要从事沉积地质学和事件地质学等的研究。 收稿日期：1997—04—11；修改稿：1997—11-15 218 地球科学进展 第13卷 因素外陆地上没有任何作用能够导致如此有规律的节律。同时，将该认识延伸为地球轨道参 数变化导致的气候变化控制沉积物中灰岩一页岩韵律形成，并且这种对气候变化敏感的沉 积节律可以利用为“年代计”。3。20世纪初万年间隔沉积旋回的研究得到了2136年的周期， 它们属两分点的岁差旋回01。米兰科维奇系统研究了地球轨道参数的变化规律，定量给出了 轨道参数与日射量变化的对应关系，认为地球轨道参数变化是控制地球气候变化的重要机 ka的偏心率 制，但主要强调了三个轨道旋回准周期，即21ka的岁差、41ka的轴斜率和100 旋回“，。同时，他提出了第四纪冰期一间冰期气候波动成因的天文学假说，推动了第四纪气 候研究，电为前第四纪地层旋回性沉积记录的研究提供了可借鉴的理论。应用深海钻孔沉积 物中有孔虫介壳和极地冰川中氧和碳同位素的变化可以估计不同地史时期表层海水温度的 变化以及测算年代间隔，这些研究也发现，深海沉积物中氧同位素的浮动与日照值变化密切 相关o，。珊瑚礁及深海沉积物精确的测年及深海钻孔和冰川中氧同位素研究也发现了它们 与日照值变化的高度耦合关系，同时证实更新世海平面升降具有2万年的岁差周期。3。大 294、2 467 量研究扩展了长周期偏心率旋回的概念，认为可能还存在603、1 035和3ka的 周期“’53。上述翔实的实际资料和数据以及70年代以来稳定同位素分析和计算机数据处理 水平的提高使米