“雪球地球”前气候的多期冷—热循环:Rodinia超大陆裂解的环境效应?

摘要

本文通过对贵州省从江县黎家坡剖面甲路组至黎家坡组（南沱组）沉积物进行系统地采样和地球化学分析，获得了华南地区约820～650Ma期间沉积物的较高分辨的化学风化指数（CIA）数据。结果显示，南沱冰期和长安冰期之前的沉积物（下江群）的CIA显示出多次明显的负漂移，表明在全球性的Sturtian冰期之前华南地区的气候曾经历过多次冷—热交替。根据前人的年代学数据，将长安冰期前的寒冷气候大致限定在三个时期：约815～810Ma，约800～770Ma和约750～725Ma。气候变冷到一定程度，硅酸岩的风化作用就会受到抑制和削弱，会阻止气候进一步变冷。当风化作用削弱到一定程度，火山去气作用会成为大气CO2浓度的主导因素，大气CO2浓度随之增加，气候逐渐回暖。在Rodinian超大陆裂解的早期，裂谷作用产生的边缘海相对有限，初期能通过硅酸岩风化造成一定程度的大气CO2浓度下降及气候变冷，随后温度对风化作用的负反馈会遏制温度下降，火山去气作用则进一步使温度回升。这一过程能够解释在“雪球地球”前，随着几期岩浆和裂谷作用气候出现几期冷—热交替的现象。Rodinia超大陆真正发生裂开，产生大面积的边缘海被认为是在720～650Ma之间，这直接导致大陆硅酸岩风化的速度和强度大大加剧，带来快速剧烈的大气CO2浓度下降和气候变冷，这有可能使两极冰盖迅速扩大，触发失控的反照率效应，最终导致“雪球地球”的发生。