同位素於古環境研究上的應用（三）

同位素於古環境研究上的應用（三）
臺北市立建國高級中學地球科學科葉昭松老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

1953年Epstein等人根據實驗結果，首次發表方解石的碳酸鈣溫度轉換方程式，經過多位科學家研究並修正，於1991年Hays and Grossman綜合前人研究，並重新整理方解石同位素溫度方程式。

碳酸鈣組成的另一種礦物－霰石的溫度轉換方程式，則是由Hudson and Anderson於1989年修訂完成。使用氧同位素數值計算環境溫度時，除使用質譜儀測量碳酸鈣物質的氧同位素數值外，也需估計碳酸鈣物質形成時的周圍海水氧同位素數值，估計的方法則是利用已知的地質證據，並考量可能影響海水氧同位素的各項因子推算而得；目前已知影響海水氧同位素的因素，包括下列三者：一、冰川效應：當氧同位素較輕的水汽進入高緯度地區形成降雪落下，此時輕的水分子就被封存在冰川中，直到融解，才能回到海洋。也因此有著較大冰川發育的冰期，海水氧同位素平均將比間冰期海水重約1.0～1,7‰左右。相反的，若今日冰川完全融化，全球平均海水氧同位素則會呈現-1.0‰的變化；二、鹽度和蒸發效應：當區域性的海水受到天水或河川淡水注入影響時，由於混入了氧同位素較輕的水體，因此使得海水氧同位素較輕，且越往高緯度地區由於來源的水體氧同位素越輕，將使得鹽度效應更為明顯。現今南極冰川氧同位素數值約-50～-55‰，格陵蘭的冰芯氧同位素則約-32～-37‰，都較現今全球平均海水氧同位素0‰低許多；與降水事件相反的蒸發事件，也會影響區域海水氧同位素數值，當旺盛的蒸發作用進行時，同位素數值較輕的水分子持續脫離海水進入大氣圈，會使得區域海水氧同位素相對其他地區海水來得重；三、岩石圈、水圈交換作用：屬於一種時間尺度長達千萬年的交換過程，如中洋脊附近的熱液作用和風化作用等，由岩石圈釋放出來的O會改變區域的海水氧同位素數值。
 

參考資料：
何心一、徐桂榮，1990，古生物學教程：地質出版社，北京，共440頁。
(德)赫夫斯，2002，穩定同位素地球化學：海洋出版社，共259頁。
Grossman, E. L., and Ku, T. L., 1986, Oxygen and carbon isotope fractionation in biogenic aragonite; temperature effects: Chemical Geology; Isotope Geoscience Section, v. 59, no. 1, p. 59-74.