地质历史时期海平面下降总是伴随着全球气候变冷和冰量变化。因此，重建高精度的海平面下降时间有助于我们进一步了解全球气候变化系统。但是由于缺乏统一的量化指标和高精度定年方法，目前各种海平面变化记录并不一致。针对这一科学问题，博士研究生杨洋等以南海北部西沙群岛永乐环礁的珊瑚礁深钻（CK2，928.75m）为研究对象，对上部873.55米的礁碳酸盐序列（19.6Ma）160个锶同位素成分、元素含量和300个岩石薄片进行了分析，目的1）探讨中新世以来CK2珊瑚礁碳酸盐地层锶同位素演化特征和控制因素；2）通过岩石学特征识别暴露面位置；3）探讨锶同位素与海平面下降之间的关系，并通过岩石学特征验证；4）重建中新世以来海平面下降历史，并与其他记录进行对比。

Mn、Sr含量、Mn/Sr和Sr/Ca结果表明，除了672-616、596-575、521-491和192.5-161米礁碳酸盐受到大气水的蚀变使样品呈现出较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr，CK2井大部分样品记录了原始海水的锶同位素成分。160个⁸⁷Sr/⁸⁶Sr整体呈持续上升的趋势，与同期海水相似，但出现6次⁸⁷Sr/⁸⁶Sr突然大幅增加，将连续上升的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr曲线划分为7层。每一层的沉积速率和构造沉降速率的不一致性表明连续上升的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr受控于构造沉降和海平面变化，而⁸⁷Sr/⁸⁶Sr曲线中的异常高值区段和中断则主要受控于海平面下降。高⁸⁷Sr/⁸⁶Sr区段主要产生于低海平面期（<5米），⁸⁷Sr/⁸⁶Sr中断主要产生于海平面由深向浅转变的时期。CK2礁碳酸盐岩的肉眼观察和薄片鉴定共识别出10个暴露面。这些位置与高⁸⁷Sr/⁸⁶Sr区段和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr中断的位置一致，证实珊瑚礁碳酸盐地层⁸⁷Sr/⁸⁶Sr曲线中的异常高值区段和中断可作为海平面下降的指标。

基于这一指标，杨洋等在南海北部珊瑚礁碳酸盐地层（CK2）中共识别了3次大的海退周期和11次海平面大幅下降事件（19.6-0.2Ma），并通过锶同位素地层学确定了其发生的时间。3次大的海退周期分别发生于19.6–10.19, 10.19–4.45和4.45–0.74 Ma，海平面最低的时间分别为10.19, 4.45和0.74 Ma；11次海平面大幅下降事件发生于18.83–18.29, 17.44–17.12, 16.62–16.1, 15.64–15.31, 12.55–10.19, 10.19–9.67, 8.1–7.39, 5.98–5.18, 4.45, 1.58–1.5 和1.18–0.74 Ma。这些记录得到了其他海平面变化和气候变化等方面证据的佐证。本研究表明珊瑚礁碳酸盐地层中的锶同位素不仅可记录海平面下降事件，还可界定海平面下降的具体时间。

该成果近期发表在地学领域国际经典SCI期刊Marine geology。文章第一作者为2018级博士研究生杨洋。（文/杨洋 图/论文首页 编辑/周剑 审查/余克服）

文章信息：Yang Yang, Yu Kefu, Wang Rui, Fan Tianlai, Jiang Wei, Xu Shendong, Li Yinqiang, Zhao Jianxin, 2022. ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr of coral reef carbonate strata as an indicator of global sea level fall: Evidence from a 928.75-m-long core in the South China Sea. Marine geology, 445, 106758. DIO: 10.1016/j.margeo.2022.106758

https://authors.elsevier.com/a/1edOp5mVdsNsh

论文首页