2018年2月15日，国际著名地学杂志《地球与行星科学通信》（Earth and Planetary Science Letters, EPSL）以Changes of deep Pacific overturning circulation and carbonate chemistry during middle Miocene East Antarctic ice sheet expansion为题发表了我院田军教授团队的研究成果。
中中新世气候转型（~14.2-13.8Ma）是新生代全球气候变冷过程中关键的一步，全球气候发生了一系列显著变化。例如，东南极冰盖扩张、海平面大幅下降、太平洋碳酸盐补偿深度加深和大洋深部环流重组等。底栖有孔虫d18O在13.9-13.8 Ma偏重约1‰，全球海平面下降40-60 m，指示了东南极冰盖的扩张，标志着中中新世气候转型；同时深海底栖有孔虫d13C偏重约1‰。然而这一时期大洋深部环流、南极冰盖扩张和碳循环之间的关系并不清楚。
该研究测试了南海ODP 1148站的鱼牙化石Nd同位素（eNd）和底栖有孔虫B/Ca比值，结合已发表的底栖有孔虫d18O和d13C记录，并采用生物地球化学箱式模型探索中中新世南极冰盖扩张期大洋深部环流和深部碳酸盐系统的响应。eNd和底栖有孔虫d13C结果显示中中新世南极冰盖扩张后，由于南大洋深层水形成变弱，导致太平洋深层水变的更加孤立，同时太平洋经向翻转流变得更慢。海平面下降引起的陆架碳酸钙向深海倾泻和风化加强可能引起了大洋深部碳酸根离子浓度和碳酸钙堆积速率的增加。模拟结果显示，底栖有孔虫d13C约1‰的正漂移主要是由于陆架富含13C的碳酸钙快速风化和陆地碳库的扩张引起；而中中新世大气CO2的下降可能是由于陆架碳酸钙风化、陆地生物碳库扩张以及迟缓的太平洋经向翻转流共同作用引起。
文章的第一和通讯作者为我院博士生马小林，田军教授为共同通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金（41525020, 91428310, 41676026, 41706071）、上海人类发展基金201336（Shanghai Human Development Fund）、上海优秀学术带头人计划A（16XD1403000）、青年海洋之星访问学者基金QNHX1605（Youth Visiting Ocean-Star Scholars fellowship），以及澳大利亚ARCDP140101393 和FT140100993基金等项目的资助。
图1 东南极冰盖扩张前（b）和扩张后（a）底栖有孔虫d13C经向分布
图2 绕南极深层水下部（LCDW）d18O（a）和d13C（b）的堆叠曲线（stack），（c）ODP 1148站碳酸钙堆积速率（Li et al., 2016），（d）利用ODP 1148站底栖有孔虫B/Ca比值重建的碳酸钙离子浓度变化
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X17307008