肖国桥等:始新世一渐新世气候转变研究进展 模型( box model),检验了E-0转变前后的碳、氧同2009)。 位素和cCD变化的四种假说(有机碳埋藏速率增1.5生物演替 加;硅酸盐风化加强;硅质浮游生物消耗率增加;全 早在20世纪初,古生物学家就发现欧洲地区的 球CaCO3沉积由陆架向深海转变),模拟结果支持第哺乳动物群面貌在E—O之交发生了明显改变,以 四种假说——冰盖扩张(表现为底栖有孔虫氧同位奇蹄动物占主导的始新世动物群被亚洲地区起源的 素的正偏)引起全球海平面的大幅下降可导致陆架啮齿动物所取代,这一事件被称为“大间断”( Grand 地区碳酸盐沉积减少,引起海洋碱度增加并导致 Coupure)( Stehlin,1909)。Meng和 MeKenna CCD变深;另一方面,全球海平面的下降也会导致(1998)在蒙古地区也发现了类似的哺乳动物群演 陆架上碳同位素偏正的碳酸盐大范围岀露遭受风替,并称之为“蒙古重建”。不仅哺乳动物,陆生植 化,这将在一段时期内导致海洋碳同位素的变重。物和软体动物、底栖和浮游有孔虫、海洋软体动物、 需要指出的是,这种假说建立在E—0变冷导致海硅藻、介形虫等均在这一时期发生了明显演替 平面下降(产生冰盖)的基础上,问题在于,新生代( Ridgway et al.,1995; Hansen et al.,2004 发生过多次类似规模的海平面下降,但并未引起如 Retallack et al.,2004; Coxall and Pearson,2007 此显著的全球CCD变深( Miller et al.,2009);另 Pearson et al.,2008),因此,E-0之交被认为是新 显,但却伴随着显著的CCD变化( Miller et al., Sepkoski,1986; Coxall and Pearson,207 , p and 外,在E一O转变的第一阶段,海平面下降并不明生代以来最显著的生物演替时期( Raup and 平洋碳梭盐补偿深度(km)深海碳同位素(‰) 1218孔碳同位素(‰) 3.544.55 00.511.522.5 0.40.81.21.62 +×令A (b) CTTTTTT 020406080100 0.8121.622.4 1218孔碳酸盐含量(%) 1218孔氧同位素(‰) 图5始新世一渐新世转变时期的CCD及碳、氧同位素变化 Fig. 5 The changes of CCD, marine 80 and 8C across the Eocene-Oligocene climate transition (a)-50Ma以来赤道太平洋的CCD变化(据 Tripati et al.,2005);(b)一E-O转变时期全球不同纬度区的深海碳同位素变化;(c)一 ODP1218孔的CCD及碳、氧同位素对比(据 Coxall et al.,2005);1-ODP1090孔8c( Pus et al.,2011);2-ODP1265孔81c(刘志飞等, 2004: Pusz et al., 2011): 3--ODP1218 RL 8 C( Coxall et al., 2005): 4-DSDP522 FL 8 C(Zachos et al., 1996): 5--0DP744 L C(Zachos etal.,1996);6-TDP12,17孔8c( Pearson et al.,2008);7-深海8C的21点滑动平均值 (a)-The CCD history of Pacific Ocean during the past 50 Ma (Tripati et al., 2005):(b)-marine 8C records from different latitudes across the Eocene-Oligocene climate transition;(c)-a comparison of CCD, marine 80 and 8C records from ODP 1218( Coxall et al., 2005): 1-the 8 C of ODP1090( Pusz et al., 2011): 2-the C of ODPl265(Liu et al., 2004 Pusz et al., 2011): 3-the C of ODP1218(Coxall et al.,2005):4-the&C of DSDP522(Zachos et al., 1996): 5-the 8 C of ODP744( Zachos et al., 1996): 6-the 8C of TDPl2 and 17 et al., 2008): 7-a 21-point running mean of the marine 8C模型（ｂｏｘｍｏｄｅｌ），检验了 Ｅ—Ｏ转变前后的碳、氧同 位素和 ＣＣＤ变化的四种假说（有机碳埋藏速率增 加；硅酸盐风化加强；硅质浮游生物消耗率增加；全 球 ＣａＣＯ３沉积由陆架向深海转变），模拟结果支持第 四种假说———冰盖扩张（表现为底栖有孔虫氧同位 素的正偏）引起全球海平面的大幅下降可导致陆架 地区碳酸盐沉积减少，引起海洋碱度增加并导致 ＣＣＤ变深；另一方面，全球海平面的下降也会导致 图 ５始新世—渐新世转变时期的 ＣＣＤ及碳、氧同位素变化 Ｆｉｇ．５ＴｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆＣＣＤ，ｍａｒｉｎｅδ １８ Ｏａｎｄδ １３ ＣａｃｒｏｓｓｔｈｅＥｏｃｅｎｅ—Ｏｌｉｇｏｃｅｎｅｃｌｉｍａｔｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ （ａ）—５０Ｍａ以来赤道太平洋的 ＣＣＤ变化（据 Ｔｒｉｐａｔｉｅｔａｌ．，２００５）；（ｂ）—Ｅ—Ｏ转变时期全球不同纬度区的深海碳同位素变化；（ｃ）— ＯＤＰ１２１８孔的 ＣＣＤ及碳、氧同位素对比（据 Ｃｏｘａｌｌｅｔａｌ．，２００５）；１—ＯＤＰ１０９０孔 δ１３Ｃ（Ｐｕｓｚｅｔａｌ．，２０１１）；２—ＯＤＰ１２６５孔 δ１３Ｃ（刘志飞等， ２００４；Ｐｕｓｚｅｔａｌ．，２０１１）；３—ＯＤＰ１２１８孔 δ１３Ｃ（Ｃｏｘａｌｌｅｔａｌ．，２００５）；４—ＤＳＤＰ５２２孔 δ１３Ｃ（Ｚａｃｈｏｓｅｔａｌ．，１９９６）；５—ＯＤＰ７４４孔 δ１３Ｃ（Ｚａｃｈｏｓ ｅｔａｌ．，１９９６）；６—ＴＤＰ１２、１７孔 δ１３Ｃ（Ｐｅａｒｓｏｎｅｔａｌ．，２００８）；７—深海 δ１３Ｃ的 ２１点滑动平均值 （ａ）—ＴｈｅＣＣＤｈｉｓｔｏｒｙｏｆＰａｃｉｆｉｃＯｃｅａｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐａｓｔ５０Ｍａ（Ｔｒｉｐａｔｉｅｔａｌ．，２００５）；（ｂ）—ｍａｒｉｎｅδ１３Ｃｒｅｃｏｒｄｓｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｔｉｔｕｄｅｓａｃｒｏｓｓｔｈｅ Ｅｏｃｅｎｅ—Ｏｌｉｇｏｃｅｎｅｃｌｉｍａｔｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ；（ｃ）—ａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＣＣＤ，ｍａｒｉｎｅδ１８Ｏａｎｄδ１３ＣｒｅｃｏｒｄｓｆｒｏｍＯＤＰ１２１８（Ｃｏｘａｌｌｅｔａｌ．，２００５）；１—ｔｈｅ δ１３ＣｏｆＯＤＰ１０９０（Ｐｕｓｚｅｔａｌ．，２０１１）；２—ｔｈｅδ１３ＣｏｆＯＤＰ１２６５（Ｌｉｕｅｔａｌ．，２００４；Ｐｕｓｚｅｔａｌ．，２０１１）；３—ｔｈｅδ１３ＣｏｆＯＤＰ１２１８（Ｃｏｘａｌｌｅｔ ａｌ．，２００５）；４—ｔｈｅδ１３ＣｏｆＤＳＤＰ５２２（Ｚａｃｈｏｓｅｔａｌ．，１９９６）；５—ｔｈｅδ１３ＣｏｆＯＤＰ７４４（Ｚａｃｈｏｓｅｔａｌ．，１９９６）；６—ｔｈｅδ１３ＣｏｆＴＤＰ１２ａｎｄ１７ （Ｐｅａｒｓｏｎｅｔａｌ．，２００８）；７—ａ２１ｐｏｉｎｔｒｕｎｎｉｎｇｍｅａｎｏｆｔｈｅｍａｒｉｎｅδ１３Ｃ 陆架上碳同位素偏正的碳酸盐大范围出露遭受风 化，这将在一段时期内导致海洋碳同位素的变重。 需要指出的是，这种假说建立在 Ｅ—Ｏ变冷导致海 平面下降（产生冰盖）的基础上，问题在于，新生代 发生过多次类似规模的海平面下降，但并未引起如 此显著的全球 ＣＣＤ变深（Ｍｉｌｌｅｒｅｔａｌ．，２００９）；另 外，在 Ｅ—Ｏ转变的第一阶段，海平面下降并不明 显，但却伴随着显著的 ＣＣＤ变化 （Ｍｉｌｌｅｒｅｔａｌ．， ２００９）。 １．５ 生物演替 早在 ２０世纪初，古生物学家就发现欧洲地区的 哺乳动物群面貌在 Ｅ—Ｏ之交发生了明显改变，以 奇蹄动物占主导的始新世动物群被亚洲地区起源的 啮齿动物所取代，这一事件被称为“大间断”（Ｇｒａｎｄ Ｃｏｕｐｕｒｅ）（Ｓｔｅｈｌｉｎ， １９０９）。 Ｍｅｎｇ 和 ＭｃＫｅｎｎａ （１９９８）在蒙古地区也发现了类似的哺乳动物群演 替，并称之为“蒙古重建”。不仅哺乳动物，陆生植 物和软体动物、底栖和浮游有孔虫、海洋软体动物、 硅藻、介形虫等均在这一时期发生了明显演替 （Ｒｉｄｇｗａｙ ｅｔａｌ．， １９９５； Ｈａｎｓｅｎ ｅｔａｌ．， ２００４； Ｒｅｔａｌｌａｃｋｅｔａｌ．，２００４；ＣｏｘａｌｌａｎｄＰｅａｒｓｏｎ，２００７； Ｐｅａｒｓｏｎｅｔａｌ．，２００８），因此，Ｅ—Ｏ之交被认为是新 生代 以 来 最 显 著 的 生 物 演 替 时 期 （Ｒａｕｐ ａｎｄ Ｓｅｐｋｏｓｋｉ，１９８６；ＣｏｘａｌｌａｎｄＰｅａｒｓｏｎ，２００７）。 第 １期 肖国桥等：始新世—渐新世气候转变研究进展 ９７