珊瑚骨骼氧同位素估算之海水溫度

在水文相對穩定之區域，由珊瑚骨骼分析所得之氧同位素數值可反映表 層海水溫度的變化，故若假設此標本生長時，海水本身之氧同位素並無變 化，則可回推當時的海水古溫度，我們一樣使用 Shen（1996）於南灣利用 微孔珊瑚所建立之氧同位素溫度計，其轉換方程式如下：

δ¹⁸Owater = 0.409 ＋ 0.1886 × SST（℃）＋ δ¹⁸Ocoral

其中 δ¹⁸Owater利用 Stott（2004）以西太平洋浮游性有孔蟲測得之海水氧同

位素數值當作當時全球海水氧同位素平均值（8875 yr BP~7875 yr BP），其 數值為 0.54‰。所得之海水表面溫度如圖 3.14，其溫度範圍介於 18.5~35.9℃，

平均海水溫度為 28.2℃。由結果來看，所回推之溫度與 Sr/Ca 比值換算之 海水表面溫度有所差異（圖 3.15），可見此珊瑚骨骼之氧同位素比值並非 只受溫度的影響，尚有海水本身的變化，如蒸發、降雨等影響。

圖 3.14 由珊瑚氧同位素溫度方程式（Shen, 1996），所推算之海水表面溫度，海水氧同位素以 0.54‰（Stott, 2004）代入。藍色斜 線框為彌陀浮標現代海溫數值範圍。

SST-δ¹⁸O（℃）

M od er n V alu e

SST（℃）

SST-Sr/Ca SST-δ¹⁸O

0

Sample Number

M od er n V alu e

3.8.1 陸源沉積物影響之 Sr/Ca 比值

臺灣獨特的地質背景為全世界地殼抬升率與侵蝕素率最高的地區之一，

雖地表面積僅占全球 0.024%，過去四十年來平均向海洋每年提供 384 Mt 河流沉積物，約佔全球 1.9%（Dadson et al., 2003）。研究指出臺灣區域物 理與化學侵蝕速率皆遠高於世界其他地區，且物理侵蝕速率自上新世以來 便持續上升，目前是世界上最高物理侵蝕率的國家（Li, 1976；中央山脈地 區 1300 mg/cm²yr；亞洲大陸 30 mg/cm²yr；黃河流域 290 mg/cm²yr；阿爾 卑斯山脈 115 mg/cm²yr）。

Dadson 等人（2003）提出對臺灣地表侵蝕速率、河川流量變化及其與 地震的相關性研究，結果顯示在三十年、全新世及百萬年等時間尺度下，

臺灣地區在中央山脈東側與西部褶皺逆衝帶（Western Foothills fold-thrust belt）皆有高侵蝕率，且侵蝕速率逐漸增加。由於地震和颱風提供大量沉 積物來源，儘管地表地形起伏平緩，卻具有極高侵蝕率。

海洋鍶主要來源有：1.地表逕流輸入； 2.地下水輸入； 3.海洋地殼—海 水交互作用通量，包括中洋脊高溫熱液區作用及洋脊兩側和海洋地殼區低 溫水岩反映； 4.洋底沉積物在結晶或以孔隙水而釋放（Palmer & Edmond, 1989； Edmond, 1992； Basu et al, 2001）。相對於海水成份而言，陸源物 質具有極高的鍶含量，故大量沉積物加入必將改變海水的鍶同位素組成，

相對的陸源沉積物的增加也可能代表著當時降雨較旺盛，導致其地表逕流 增強以及有著高侵蝕率。

本研究以 de Villiers 建立之團塊微孔珊瑚溫度方程式（de Villiers et al., 1994）推算 Sr/Ca 比值。其公式如下：

Sr/Ca（mmol/mol）= 10.956-0.07952 × SST（℃）

其中 SST 以 Shen（1996）之珊瑚氧同位素溫度方程式所估算之海溫代入

（圖 3.15），所得之 Sr/Ca 比值與本研究利用 ICP-OES 儀器測得之 Sr/Ca 相比較（圖 3.16），由結果來看，實際測得之 Sr/Ca 比值數值普遍比估算之 Sr/Ca 比值數值還要高，顯示陸源沉積物大量輸入至海洋，導致鍶元素濃 度的增加的可能性，代表當時降雨可能較旺盛。

由於本研究區域其地質背景於古亭坑層附近（圖 2.2），大量的泥岩層可 能會因風化侵蝕作用導致大量陸源沉積物沖刷至沿岸，使當時珊瑚生存環 境變得惡劣，而因微孔珊瑚（Porites）其質地緻密、抗水流能力強且耐沉 積物覆蓋（Felis & Pätzold, 2004），才得以在此惡劣的環境之下生存，這也 能解釋出為何此 2.4 公尺的岩芯，所採集到的珊瑚皆為微孔珊瑚而無其他 種屬的珊瑚。

Sr/Ca（mmol/mol）

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Sample Number

Sr/Ca 實驗數據 Sr/Ca 估算數據

圖 3.16 利用 Shen（1996）之珊瑚氧同位素溫度方程式及 de Villiers（1994）之珊瑚 Sr/Ca 比值溫度方程式所估算 之 Sr/Ca 比值與 ICP-OES 儀器測得之 Sr/Ca 比值數據比較圖。