【地层学基础(英文字幕)】第11讲：年代地层学(6/7)

碳同位素

碳最初来源于地幔，由火山喷发脱气作用释放在大气中，大气δ13C约为-5‰。

在光合作用中，因为12C原子之间的化学键更容易破裂，生物倾向于吸收轻的12C，因此，生物有机组织（如植物或藻类）的碳同位素组成更偏负。与之相应的另一方面，海洋的碳同位素（海相碳酸盐岩）偏正。

地下水和淡水碳酸盐岩的碳同位素组成范围大，因为影响因素众多，如水的来源、溶解于水中的有机碳和碳酸盐矿物的多少、以及水体与围岩的相互作用等。

为什么用同位素研究地层学？

如上图所示，一个大型的海洋环流系统将全球水体联系起来。

在北大西洋，温度低，盐度高的水体逐渐下沉到海洋底部；

在北美西部，富含营养物质的，低温深部水体形成上升流；

整个环流在1600年左右即可完成一次，而海洋生物，如底栖有孔虫类benthic foraminiferas会记录下这个过程中的碳氧同位素变化，最终便形成了下图中全球65Ma年以来的碳氧同位素记录；

从氧同位素记录来看，极热时间对应氧同位素值正偏，冰期对应氧同位素负偏，这种记录在全球范围内均存在，因此可以作为标准的化学地层学工具。

碳同位素记录也有类似效果，例如，在古新世—始新世极热事件(PETM)，大量内生系统的轻碳排放到外生系统（如陆地生物圈，海洋和大气中），海洋沉积物记录的碳同位素强烈负偏。