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NC:海洋磁学中心团队揭示磷酸盐风化增强驱动晚中新世全球变冷机制

Marine Sedimentology  · 公众号  ·  · 2025-02-06 00:00

主要观点总结

本文介绍了Nature Communications上发表的一篇论文,该论文详细阐述了晚中新世时期全球气候变冷的驱动机制,并重点研究了全球磷酸盐风化过程对海洋碳循环的影响。通过沉积记录和模拟证据,研究团队发现磷酸盐风化在晚中新世时期对全球气候变冷起到了重要作用。

关键观点总结

关键观点1: 晚中新世时期全球气候变冷的背景及重要性

晚中新世是一个重要的地质历史时期,见证了全球构造、生物群落和气候的重大转型。此时期的气候变冷对全球温度和海洋碳循环产生了深远影响。

关键观点2: 全球磷酸盐风化过程对海洋碳循环的影响

研究发现,晚中新世时期磷酸盐风化过程对海洋碳循环和全球变冷发挥了巨大作用。该过程与硅酸盐风化存在明显的脱耦现象,对全球气候转型期有重要影响。

关键观点3: 研究方法和证据

研究团队通过环境磁学和地球化学的分析工作,对西太平洋麦哲伦海山区多金属结壳样品进行研究,为晚中新世期间海洋磷酸盐浓度持续性阶梯状增强提供了重要证据。

关键观点4: 研究的意义和启示

该研究为理解海洋碳循环与全球气候变化之间的耦合作用提供了全新视角,对改进未来气候变化预测及陆地生态系统响应研究具有重要意义。


正文

最近,Nature Communications (NC)发表论文,系统性地阐述了晚中新世时期全球气候变冷的驱动机制,创新性地提出了全球磷酸盐风化过程对海洋碳循环的重要影响。

题目: Enhanced phosphorus weathering contributed to Late Miocene cooling
作者: Yi Zhong*, Zhiguo Li, Xuefa Shi, Terry Isson, Jimin Yu, Sev Kender, Zhou Liang, George E. A. Swann, Alex Pullen, Michael E. Weber, Jinlong Du, Juan C. Larrasoaña, Jingyu Zhang, Yafang Song, F. J. González, Stefanie Kaboth-Bahr, Hai Li, Qi Zhang, Debo Zhao, Wei Cao, Mingyu Zhao*, Qingsong Liu*.
期刊: Nature Communications (NC)
摘要: 晚中新世,跨越1160万至530万年前的地质历史时期,是一个见证了全球构造、生物群落和气候发生重大转型的特殊时期。研究发现,晚中新世气候变冷导致全球温度在7至5.4 百万年之间不断降低,并达到了近现代的海洋温度。期间,随着新生代以来长期变冷和大气CO 2 减少,深海和浅水区海洋温度大幅下降。因此,晚中新世时期作为重要的“时间窗口”,可以在比现代更加温暖的条件下研究气候和全球碳循环的相互作用,从而改进对气候变化与陆地生态系统响应的相关预测。
在许多洋盆的记录中发现晚中新世时期全球发生了一次长时间持续的碳同位素负偏移——晚中新世碳偏移。现有研究提出三种主要假说,分别是陆源输入假说、生物泵假说以及深层水与洋流假说。这一系列的陆地和深海碳储库的变化构成被认为是导致晚中新世气候变冷的主要原因。然而,引发晚中新世变冷的背后驱动力仍然存在很大争议。例如,大气CO 2 的逐渐减少在推动全球变冷和相关的陆地生态系统变化中发挥了核心作用。然而,在晚中新世时期,硅酸盐风化与磷酸盐风化的相对强度变化及其对碳消耗的影响仍然不太清楚。针对这些谜题,该研究通过沉积记录和模拟证据发现晚中新世时期全球磷酸盐风化过程对于海洋碳循环和全球变冷发挥了巨大的作用。
海洋磁学中心团队过去几年基于西太平洋多金属结壳在晚新生代以来风尘、洋流动力学等方面开展了大量的工作。多金属结壳作为重要的古海洋研究的载体,蕴含了丰富的海洋环流、生产力、陆源输入等过程的信息,是解决晚中新世变冷背后机制的良好介质( 图1 )。
基于此,研究团队对西太平洋麦哲伦海山区多金属结壳样品进行了环境磁学和地球化学的分析工作,为晚中新世期间海洋磷酸盐浓度持续性阶梯状增强提供重要的证据。通过生物地球化学模拟,揭示出晚中新世时期磷酸盐与硅酸盐风化过程存在明显的脱耦现象。研究进一步指出,该时期青藏高原隆升引发的磷酸盐风化增强可能通过提升初级生产力和海洋生物泵导致全球CO 2 的下降( 图2 )。
该研究强调了晚中新世陆地的磷风化变化在全球气候转型期的重要作用,为研究海洋碳循环与全球气候变化之间的耦合作用提供了全新视角。团队的发现对改进未来气候变化预测及陆地生态系统响应研究具有重要意义。
图1.封面图:晚中新世时期磷循环简图
图2. 11百万年以来记录与模型重建磷酸盐含量及大气CO 2 和温度变化趋势
作者简介:






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