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沉積物前處理

由海洋鑽探計畫(Ocean Driling Program)取得切割採樣完成,厚 度為2cm 的深海沉積物,於台灣大學地質科學系魏國彦教授的實驗 室進行前處理:

(1) 首先利用電子秤記錄每份樣本含袋子之重量,再將樣本取出置入 冷凍乾燥機進行乾燥,並秤取袋重以求得樣本實際濕重。

(2) 烘乾之後的樣本秤其乾重並記錄,接著將樣本浸於水中。

(3) 套疊 150µm 及 63µm 網孔的篩網以水篩洗,並將篩網上的樣本分 別置於50℃之恆溫箱中烘乾。

有孔蟲處理

本論文研究利用單一種屬浮游有孔蟲 Globigerinoides sacculifer 作為氧、碳同位素分析材料。

(1) 將大於 150µm 的粗顆粒樣本利用套疊 300µm 及 355µm 網孔的篩 網進行乾篩。

(2) 取粒徑範圍介於 300~355µm 的部份進行有孔蟲的挑取。

(3) 挑選保存完整、無袋狀房室之特定型,排除因不同種屬、大小、

型態及生長階段所造成的生機效應,以避免氧、碳同位素受蟲體 個體發生造成影響。

(4) 以 30cm 的樣本間隔挑選 10 隻殼體進行清洗。

的有機物質,避免干擾氧、碳同位素分析。

(7) 吸出次氯酸鈉並利用去離子蒸餾水清洗,並以超音波振盪器振盪 重複3 次,之後吸出去離子蒸餾水,將標本於 50℃之恆溫箱中烘 乾。烘乾後置於乾燥箱中待上機分析,每次分析約需4 至 5 隻殼 體。

氧碳同位素分析

清洗處理好的有孔蟲殼體置於分析標本瓶中並封瓶後,將分析 標本瓶放至質譜儀外接的樣本處理系統Gilson 自動分析儀,滴入 100%的磷酸在 90℃恆溫下與有孔蟲殼體之碳酸鈣成份反應,反應所 釋放的CO2氣體經過二次低溫純化後,自動送入Micromass IsoPrime 質譜儀進行穩定氧、碳同位素分析,所得數據採用國際標準試樣 NBS-19(δ18O=-2.20‰, δ13C=1.95‰)作為實驗校正的標準樣品,δ18O 與δ13C 的精確值分別為 0.05‰及 0.03‰ (N=188)。

3.2 氧同位素地層與年代模式之建立

3.2.1 獨立年代參考點

在岩芯10~12、20~22、30~32、40~42以及50~52cm五個樣本中,

由國立台灣大學地質科學系魏國彦教授實驗室挑選大於355µm有袋 狀房室之浮游有孔蟲G. sacculifer約200隻,總重大於3.0mg,送往紐 西蘭拉福特放射性碳同位素實驗室(Rafter Radiocarbon Laboratory, Institute of Geological and Nuclear Sciences, New Zealand)進行加速質 譜儀14C定年。分析結果扣除全球中低緯度海洋平均二氧化碳儲存年 代(reservoir age)四百年(Bard, 1988),再利用CALIB5.0軟體之大氣模 式修正成為絕對年代日曆,校正後的年代分別是4.91、6.75、8.90、

12.40和16.79 ka BP(表一)。

ODP科學航次報告(Takahashi et al., 2001)中利用在岩芯 3.96~3.98 mbsf及88.3~88.32 mbsf深度的火山灰層進行氬-氬定年 (40Ar/39Ar),年代分別是135及1710ka(表一)。

而加上由ODP 180航次科學報告(Takahashi et al., 2001)中指出8 個古地磁反轉事件、陳貞吟(2006)指出的Globigerinoides fistulosus末 現面,以及本研究所指出浮游有孔蟲Globigerinodes ruber粉紅色變 種的末現面與、亞澳微雷公墨(Australasian microtektite)出現地層 (表二),建立ODP1115B氧同位素地層框架。

利用以上數個事件,可得到此岩芯的氧同位素地層框架,並表 示出岩芯的氧同位素階,欲求得精密度較高的氧同位素年代模式則

表一 ODP1115B 岩芯獨立年代參考點—絕對定年 0.41 0.41 12.403±0.117

14C-dating age1 (Calendar Year)

0.51 0.51 16.789±0.404 3.97 3.97 135 ± 8

40Ar/39Ar2

88.31 92.63 1710 ± 60

1ODP1115B之14C-dating age由魏國彥教授實驗室提供。

2ODP1115B之40Ar/39Ar取自ODP科學航次報告(Takahashi et al., 2001)。

表二 ODP1115B 岩芯獨立年代參考點—其他地層事件

LAD G. fistulosus

(陳貞吟,2008) 62 Chaisson and Leckie, 1993

Microtektite 34.25 35.43 19/20 Lee and Wei, 2000

Magnetic reversal ages2

Brunhes/Matuyama 33.5~36.0 34.68~37.65 19 Berggren et al. 1995 Top Jaramillo 43.5 45.15 27 Berggren et al. 1995 Bottom Jaramillo 47 49.28 31 Berggren et al. 1995 Top Cobb Mt. 53 55.28 35/36 Horng et al. 2002 Bottom Cobb Mt.3 54.5 56.78 36 Horng et al. 2002 Top Olduvai 90.5 94.82 63/64 Berggren et al. 1995 Bottom Olduvai 102.5~103.5 107.07~108.51 71/72 Berggren et al. 1995 Top Réunion 118 123.21 80/81 Horng et al. 2002 Bottom Réunion 119.5 124.71 81 Horng et al. 2002

1LAD = Last Appearance Datum

2ODP1115B之磁地層反轉事件深度取自ODP科學航次報告(Takahashi et al., 2001)

3Cobb Mt.=Cobb Mountain

3.2.2 天文參數調頻與年代檢測

利用建立出的氧同位素地層框架對照 ODP site 677 (Shackleton et al., 1990 )所發表的底棲有孔蟲氧同位素年代地層進行峰值對比,

選定共66 個深度對應年代的控制點(表三),假設每個控制點之間的 沈積速率穩定,利用布朗大學(Brown University)所提供之「Arand」

套裝軟體的「Ager」程式對深度進行年代內插,得到岩芯連續的年 代模式。

進行對古氣候指標時間序列頻譜分析時,程式須輸入等時間變 化值,故考慮樣品年代及個數,使用套裝軟體中的「Timer」程式進 行內插,將ODP 1115B 岩芯連續的年代模式轉處理成與目標曲線數 據時間間距(△T=2kyr)相同的資料。最後再利用「Arand」套裝軟體 的「Crospec」程式利用傅利葉(Fourier)轉換函數,進行所得到的岩 芯連續年代模式與目標曲線之交叉頻譜分析(Cross-spectral

Analysis:Bandwidth for 120 lags, △T=2kyr. ),檢視與目標曲線時間 序列的相關性。

為更清楚看出岩芯的同位素年代地層在不同時期受不同天文軌 道力作用之大小變化,本研究利用「Arand」套裝軟體的「Filter」

程式,輸入兩個參數控制濾子濾出的頻率:windows length 及反覆 滑動平均的次數,分別產生100kyr、41kyr 天文軌道週期 band-pass 的濾子,再利用「Arand」套裝軟體的「Smooth」程式求得週期強度 隨時間變化情形。因為濾波產生方式是利用反覆數次滑動平均所求

表三ODP1115B 岩芯深度對應年代的控制點

depth*(cm) Age (ka) depth*(cm) Age (ka) depth*(cm) Age (ka)

0 0 2083 512 6686 1352

11 4.9 2173 533 6875 1388

21 6.8 2233 550 7265 1422

31 8.9 2353 571 7415 1443

41 12.4 2443 584 7655 1490

51 16.8 2593 621 8111 1554

76 22 2774 635 8381 1596

126 37 2954 666 8621 1649

186 61 3164 706 8681 1658

256 88 3344 754 9058 1702

316 107 3554 794 9298 1757

416 143 3614 814 9568 1795

576 192 3861 871 9943 1836

780 227 4041 918 10543 1910

870 248 4671 1026 10847 1957

960 270 4874 1058 11357 2010

1050 298 4994 1088 11567 2046

1260 339 5234 1129 12027 2093

1440 382 5504 1186 12177 2114

1530 416 5714 1223 12477 2138

1723 444 6176 1281 12567 2146

1843 472 6446 1316 12672 2168

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