可靠的海相碳酸盐岩记录的碳同位素是反映全球碳循环变化、进而反映古气候和古海洋条件的重要信息。然而，晚古生代大冰期最高峰时期，由于冈瓦纳大陆冰川的扩张与收缩所引起低纬度地区海平面的周期性变化，在台地相中表现为多次显著的沉积间断。频繁的地表暴露和地层的不连续严重影响了δ13Ccarb的可信度，这导致在晚石炭世–早二叠世时期难以找到一个可靠的全球碳同位素记录用于有效的化学地层对比和全球碳循环模拟研究。
华南板块在晚石炭世–早二叠世位于古特提斯洋东部与泛大洋西部之间的古赤道附近，发育了碳酸盐岩台地、斜坡和盆地相等多种沉积环境，并与开阔水域连接良好。因此，很有可能记录了当时全球海水的地球化学信号。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士研究生杨文莉及其导师陈吉涛研究员等，对华南贵州罗甸盆地的三个斜坡相剖面进行了详细的沉积学和高精度的碳同位素对比研究。研究表明罗甸盆地的δ13C很好地记录了全球海水的碳同位素信号，可以为全球碳循环模拟研究提供数据基础。相关成果近期发表于国际知名期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）。
研究发现，在石炭–二叠纪过渡时期，通过δ13Ccarb与大气二氧化碳和冰川记录对比表明有机碳埋藏速率的增加与晚古生代大冰期的峰值之间存在潜在的联系。从阿瑟尔中期到萨克马尔中晚期，δ13Ccarb与大气二氧化碳的解耦表明硅酸盐风化作用的增强可能对大气二氧化碳的降低和持续的冰川作用起主导作用。萨克马尔中晚期δ13Ccarb的快速负漂与大气二氧化碳浓度的快速上升和冰川记录的大幅减少相一致，表明长期的温室气体的积累可能推动了地球气候从冰室向温室气候的转变。
该项研究得到中国科学院先导科技专项B类和国家自然科学基金联合资助。
论文相关信息：Yang, W.L., Chen, J.T.*, Gao, B., Zhong, Y.T., Huang, X., Wang, Y.*, Qi, Y.P., Shen, K.S., Mii, H.S., Wang, X.D., and Shen, S.Z., 2023. Sedimentary facies and carbon isotopes of the Upper Carboniferous to Lower Permian in South China: Implications for icehouse to greenhouse transition. Global and Planetary Change. 223, 104051. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2023.104051.
图1 晚石炭世–早二叠世全球δ13C趋势对比
图2 罗甸盆地δ13C趋势对比图
图3 研究剖面δ13C与冰川事件和pCO2对比图
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