中科院等科學家合作研究發現「雪球地球」過程中存在氣候冷暖波動

成冰紀馬林諾冰期（~650-635Ma）是地球系統演化史上最極端的冰期事件，我國南華紀南沱冰期與之相對應。古地磁與地質學證據表明，冰期過程中的冰川分布範圍波及低緯度甚至赤道區域，因此南沱冰期很可能代表了一次全球性的冰川發育事件，稱之為「雪球地球（Snowball Earth）」。

「雪球地球」假說認為，在成冰紀極端過程中，整個海洋被完全冰封，地表水—氣交換受到嚴重阻礙，導致冰期過程中沉積作用減弱甚至停滯，並提出整個冰期地層為雪球地球解體時快速堆積而成。

然而，成冰紀氣候模擬研究則認為冰期啟動後，氣溫降低會提高整個海洋的通風效率，導致海洋深部有機碳庫（DOC）再礦化，緩衝了大氣CO2濃度，從而阻止全球冰封海洋的出現，冰期過程中的海洋應存在開闊海環境，提出了「雪水交融地球（Slushball Earth）」假說。「雪水交融地球」允許地表活躍水循環的存在以及冰期過程中沉積作用的發生。目前，這兩種假說的矛盾仍然持續，根本原因是冰期演化過程研究的缺乏和對冰期沉積認識的不足。

近日，中國科學院科學家——南京地質古生物研究所博士後郎咸國與北京大學研究員沈冰等人對我國華南南沱冰期演化過程進行了系統的研究。通過對淺水相、斜坡相以及盆地相的4個野外剖面和2口鑽井岩芯的系統沉積相分析，識別出了10種岩相，並總結出3個岩相組合類型：冰川近緣相組合、冰川遠緣相組合以及非冰川沉積。南沱組的相組合變化在橫向上，具有很好的可對比性，表明冰期過程中的冰蓋為動態活動的，存在多次冰進-冰退旋迴。在相分析的基礎上，恢復了南沱冰期過程中的冰川動力學演化過程，並將南沱冰期劃分為4個演化階段，識別出兩次冰川發育鼎盛期。南沱組中部存在的細粒碎屑岩及碳酸鹽岩夾層，代表了兩次冰盛階段之間的冰川消融期。南沱組頂部的含礫粉砂岩或粉砂岩沉積則表明南沱冰期的消融要早於陡山沱組蓋帽碳酸鹽岩的沉積。

該項研究工作表明南沱冰期過程中的海洋並非處於完全冰封的狀態，而是存在冷暖氣候波動。該研究為正確認識成冰紀馬林諾極端冰期事件提供了重要科學依據。研究成果已於近期發表在國際地學期刊《前寒武紀研究》（Precambrian Research）上。此項研究得到國家自然科學基金委與中科院研究基金的資助。

論文相關信息：Lang, X., Chen, J., Cui, H., Man, L., Huang, K.-J., Fu, Y., Zhou, C., Shen, B., 2018.Cyclic cold climate during the Nantuo Glaciation: Evidence from the Cryogenian Nantuo Formation in the Yangtze Block, South China.Precambrian Research310, 243–255.

華南南沱組沉積序列柱狀圖

南沱冰期演化模式圖

（來源：中國科學院）

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