古大气CO_2浓度重建方法技术研究现状

温室气候引起的全球气候变暖越来越引起人们的关注,大气中不断上升的CO2浓度被认为是导致气候变暖的主要因素。地史时期大气CO2浓度变化与温室气候可能存在类似的关系,可提供参考,因而古大气CO2浓度重建是首要任务。总结近年来古大气CO2浓度重建的进展,重点介绍GEOCARB模型模拟、植物叶片气孔参数和同位素指针的方法和技术。GEOCARB模型是反映全球古大气CO2浓度长期变化的碳相关模型;气孔参数方法是使用气孔比例来估计古大气CO2浓度;同位素指针包括成壤碳酸盐、浮游植物有机质生物标记物、钙质浮游有孔虫、古苔藓植物等,其中成壤碳酸盐碳同位素方法使用最为广泛。国内只是在叶片参数研究方面有一些进展,古大气CO2浓度重建工作任重而道远。

从植物化石叶片中获取古大气CO_2浓度的信息

近几十年来,由于全球变暖所引起的温室气候变化越来越引起人们的关注。科学研究显示,大气中不断上升的CO2浓度是导致气候变暖的主要因素,因而认识和揭示大气CO2浓度与气候变化之间的关系已成为当今科学界研究的热点之一。研究表明,地质历史时期也存在类似的温室气候与全球变暖现象。古生物学家通过对植物化石叶片的研究,成功地获取了地质历史时期古大气CO2浓度变化的信息,因而这一方法日益受到科学界的重视,被认为是从地质记录中获取古大气CO2浓度的最有效途径之一。

鹤庆栎(Quercusheqingensisn．sp．)的发现及其在古大气CO2浓度重建中的应用

在云南鹤庆上上新统三营组中发现大量壳斗科栎属高山栎组植物（Ouercussect．Heterobalanus）叶片化石．这些标本主脉呈“Z”字微弯，基部粗壮，至叶尖变细，二级脉羽状互生，且互相平行，在近叶缘1／3～1／2处分又；上表皮有单、多细胞毛基，无气孔，表皮细胞多为近四边形；下表皮只有单细胞毛基和环列型气孔器，表皮细胞为近四边形或五边形．这些特征虽然与毛脉高山栎（Q．rehderiana）、帽斗栎（Q．guyavifolia）及古帽斗栎（Q．preguyavifolia）等现生种和化石种比较相似，但仍与它们存在叶表皮毛密度和毛基类型的差异，故将其定为新种——鹤庆栎Quercusheqingensisn．sp．）．将鹤庆栎的气孔指数应用于已建立的其现存最近亲缘类群（NearestLivingRelatives，NLRs）——帽斗栎的气孔指数与大气pCO2的关系式，定量重建出晚上新世时期的古大气CO2浓度分别为263．42±24．86ppm（沿海拔梯度采集样品重建结果）和234．25±22．49ppm（历史标本样品重建结果），与前人结果相比基本一致，经过海拔校正后则十分吻合．同时进一步证明了晚上新世时期的古大气C02浓度低于现代水平，为利用现存最近亲缘类群作为代理（proxies）重建古大气CO2浓度提供了可靠的证据．

江西信江盆地晚白垩世塘边组成壤碳酸盐岩碳、氧同位素特征

利用古土壤成壤碳酸盐岩稳定同位素组成估算古代大气CO_2浓度,是当前古气候环境研究的重要手段。对采自江西信江盆地晚白垩世圭峰群塘边组的成壤碳酸盐岩碳、氧同位素测试表明,δ13C(PDB)值在-4.30‰^-2.10‰之间,平均值为-2.84‰。δ18O(PDB)值在-6.62‰^-1.14‰之间,平均值为-3.62‰。由Cerling经验公式估算出晚白垩世Campanian晚期约75 Ma的大气CO_2浓度在782~1 420 ppmv之间,平均值为1 181 ppmv,是当今大气CO_2浓度的2~4倍。因此,基于信江盆地塘边组成壤碳酸盐岩的大气CO_2浓度估算结果,可能指示了晚白垩世Campanian晚期存在一个大气CO_2浓度高峰值,反映了晚白垩世大气CO_2浓度的波动性。