地球环境研究所在南海北部砗磲Sr/Ca与氧同位素相关关系种间差异方面取得进展
【发布时间：2021年11月12日
】【来源：中科院地球环境研究所】
砗磲壳体因其清晰的天生长纹层、年生长纹层，成为了海洋高分辨率（小时-天-月）古气候重建中的重要研究载体。砗磲环境地球化学指标研究始于上世纪80年代，其δ18O受海水温度与海水δ18Ow的共同影响，已被用于海平面研究、ENSO活动重建等。但鉴于砗磲δ18O受双因素影响，用作独立温度计指标重建海洋温度时会存在误差，因此寻找独立的温度代用指标非常必要。 Sr/Ca，已在珊瑚骨骼古气候重建中广泛用作海表面温度（SST）指标，近十年来，有关砗磲Sr/Ca的研究也逐步展开。但是，发展至今，有关砗磲Sr/Ca的温度指示意义仍存在一些争议。在广泛使用砗磲Sr/Ca进行古气候重建前，仍有许多问题需要澄清，尤其是砗磲Sr/Ca-SST相关关系的种间差异。砗磲属约有9个不同种，理想情况下，采集同一地区不同种类现代砗磲，使用同一种测试方法，结合采样地器测气候数据，即可查明不同种类砗磲Sr/Ca-SST相关关系的种间差异。但是由于近几十年人类过度捕捞砗磲，目前很难在南海北部区域找到大个体活体砗磲样本，仅有一些大个体亚化石砗磲壳体沉积在珊瑚礁盘中，因此难以获得多个不同种的现代大个体长时序砗磲Sr/Ca与现代器测资料进行对比分析研究。
南海北部珊瑚、砗磲碳酸盐骨骼δ18O受SST的影响大于受降水的影响，δ18O能解释大部分的SST变化，因此南海北部砗磲δ18O能在一定程度上指示南海北部SST变化。基于以上情况，中国科学院地球环境研究所晏宏研究员团队选取了8个采自于南海北部生长周期大于30年的化石砗磲样本，2个生长周期约3年的现代砗磲样品，囊括库氏砗磲（Tridacna gigas）、无鳞砗磲（Tridacna derasa）和鳞砗磲（Tridacna squamosa）三个砗磲种属，进行了配套的Sr/Ca 与δ18O测试分析，分析不同种类砗磲Sr/Ca 与δ18O的相关关系，试图间接地查清不同种类砗磲Sr/Ca与SST相关关系的种间差异。
图1：（a）研究区域，红色矩形框为采样点西沙群岛；（b）砗磲完整壳体及样品截面图。
结果表明，鳞砗磲、无鳞砗磲Sr/Ca与配套δ18O存在显著负相关关系，库氏砗磲Sr/Ca与配套δ18O存在显著正相关关系，因此推测不同种砗磲Sr/Ca对SST的响应不同，鳞砗磲、无鳞砗磲Sr/Ca可能与SST正相关，库氏砗磲Sr/Ca可能与SST负相关。这一研究表明，不同种类砗磲Sr/Ca的成因机制可能存在差别，在古气候研究中需做好种类鉴定。值得注意的是，虽然不同种类砗磲Sr/Ca-SST相关关系存在差异，但所有Sr/Ca序列均具有良好的年循环周期，表明南海北部砗磲Sr/Ca在重建SST季节性特征（如SST冬夏温差）以及SST年际变率（ENSO活动）等方面可能仍有潜力。
图2：不同种类砗磲Sr/Ca与δ18O序列，横坐标为距离砗磲壳体内层边缘的距离。
相关研究于2021年9月发表于Chemical Geology。中国科学院地球环境研究所、西安地球环境创新研究院刘成程为第一作者，中国科学院地球环境研究所晏宏研究员为通讯作者。
本研究得到国家自然科学基金委（42025304, 41877399, M-0163, 41991250）、中国科学院（QYZDB-SSW-DQC001, XDB40000000，西部之光）项目的支持。
Liu, C., Yan, H., Wang, G., Zhao, L., Hu, Y., Zhou, P., Luo, F., Yang, H., Dodson, J., 2021. Species specific Sr/Ca-δ18O relationships for three Tridacnidae species from the northern South China Sea. Chemical Geology 584, 120519.
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