业渝光

（地质矿产部海洋地质研究所）

提要　米兰科维奇假说是解释地球气候变动的重要理论，最新同位素稀释质谱分析的铀系年代学和全球“标准”高分辨率氧同位素地层学的研究都证实了这个理论的正确性；更重要的是，米兰科维奇的夏季日照曲线可以提供一个可靠的时间尺度。

关键词　米兰科维奇说，日照曲线，铀系测年，同位素稀释质谱分析，氧同位素地层学

1941年米兰科维奇（Milankovitch）提出，随着黄赤交角的变化，地球轨道偏心率和地球旋转轴岁差的变化，也就是说随着地球旋转运动某些几何学参数的变化，地球接受的太阳能量的分布也要发生相应的变化，从而导致了更新世的气候波动，这就是著名的米兰科维奇假说。米兰科维奇还计算了北半球不同纬度（北纬80°、北纬65°、北纬10°）夏季日照强度随着时间的变化曲线（1978年由W.H.Berger重新计算过），坐标的纵轴表示夏季大气圈顶层每天接受日照的平均值（已减去了现在值），横轴表示年代。这条曲线常被人们用来和其他独立方法测得的时间尺度曲线进行对比，以达相互验证之目的。

按照这个理论，间冰期夏季日照时间增加使全球温暖，冰盖融化，海平面上升；冰期夏季日照时间减少，则相反。如果以海平面的高度作为时间的函数应可与米兰科维奇日照曲线相对比。匀速上升的珊瑚礁阶地代表了过去海平面的高度，测定不同珊瑚礁阶地年代和海拔高度等于测定了不同年代时海平面的位置，这些年代应该接近米兰科维奇日照曲线上波峰的年代或稍许滞后一些。测定珊瑚礁阶地的年代，除了极小部分用¹⁴C法，大部分用的是铀系法，如对巴巴多斯岛的3个最低阶地的珊瑚做了²³⁰Th/²³⁴U法测年，分别是8.2万a、10.5万a和12.5万a，这几个年龄值与米兰科维奇日照曲线上（北纬45°）相应的年代吻合。然而也有不十分吻合的，研究得最多的是末次间冰期的高海平面期，在米兰科维奇日照曲线上最大峰值位于12.8万a，但一些铀系测年的结果表明此时最高海平面却有两个峰（12.5万a和14万a），这就使人怀疑海平面的变化是否仅是由米兰科维奇轨道驱动力引起的。其实，产生这个问题的原因在铀系测年本身。我们现在通常用a粒子计数技术进行铀系测年，这种技术是通过测量铀系核素单位时间内a衰变的次数来确定这种核素的含量，而不是直接测定样品中这种核素的多少来确定含量。应该说这种技术的精确度还不够高，如测定的年龄是12.5万a，统计误差为±1.5万a，属正常范围。显然，这样的精度不能适应更深入研究的需要。最近美国学者采用同位素稀释质谱分析的方法测定铀系核素的含量，使铀系测年的精度大大提高，也使米兰科维奇的日照曲线进一步得到证实。同位素稀释质谱法和常规a粒子计数法相比，具有样品用量少、效率高、精确度好的特点，具体指标见下表。

地质年代学理论与实践

采用这种新技术对已用a粒子计数法测定过认为有两个峰的样品重新测量，发现末次间冰期高海平面期的年代仍在米兰科维奇日照曲线的波峰范围内，在此期间高海平面至少在7ka，这些年代数据和高海平面事件皆可用米兰科维奇的理论解释。Kaufman(1986）曾以统计学的观点研究了100余个末次间冰期高海平面时期可用的铀系测年数据，得出的结论是末次间冰期高海平面期不能老于12.9万a，若有两个峰的话，第二次出现也不能晚于12.2万a，这一结论和用同位素稀释质谱法测定的结果一致，这一新技术可以对过去50a的时间尺度做出精确的测定。

米兰科维奇的理论同样引起古海洋学家们的兴趣，假若米兰科维奇驱动力是控制地球气候的主要因素，由于同位素分馏作用，气候变化势必影响海水的同位素组成，从而在有孔虫壳的δ¹⁸O记录中有所反映，作为时间的函数应产生一条与米兰科维奇日照曲线相应的曲线。这种关系已为多个深海沉积物的岩心所证明，更新世的气候波动存在着10.5万a、4.1万a和2.1万a3种周期，它们分别和地球轨道偏心率、黄赤交角和岁差的平均周期一致。但是由于氧同位素地层学受到许多因素的影响，虽然从世界各大洋取得的许多深海沉积物岩心都反映了冷暖交替的气候旋回，却没能得到一个统一的时间尺度，这就影响了氧同位素曲线与米兰科维奇日照曲线的对比。Martison等一批著名的科学家（1987）把全球7个用底栖有孔虫测定的氧同位素记录叠加起来，组成一个30万a以来深海沉积物的“标准”高分辨率氧同位素地层学，这个地层学的时间尺度已用¹⁴C和铀系年代标定，然后用4种不同假设的轨道旋转计算法，分别得到各自独立的年代学，最后进行误差分析和处理再转换成一个时间尺度，他们认为这个年代地层学是代表全球气候的记录。他们的数据表明，大约有50%的气候记录（作为δ¹⁸0记录下来）可以用对轨道驱动力单一地线性反映来描述，而其余的信号则无法用米兰科维奇假说来解释，需要进一步研究，而最重要的是轨道旋转技术能够提供看来可靠的年龄估算（在和放射性同位素测年比较的基础上）。这个研究表明地球的气候变化还有其他因素的影响。

诚然，除了地球旋转轨道变化外还有许多因素影响气候的变化，如灾变事件、造山运动、火山喷发以及现代的人类活动等，不过就更新世的气候变化来说，无论从年代学还是氧同位素地层学都有大量的证据表明米兰科维奇的轨道动力起着主导作用。米兰科维奇假说是一个重要的理论，它不但使我们能了解地球的过去，更可贵的是可以预测未来地球的气候变化。积极开展这一理论及其相关学科的研究无疑是十分有意义的。

（海洋地质动态，1987，第8期，7～8页）

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文章来源：天狐定制

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