膠結物、珊瑚骨骼、軟體動物殼體、腕足殼體等等(e.g., Webb, 1998; Hughe et al., 1984; Maier et al., 2004; Suzuki et al., 1999; Williams et al., 1999)。

全新世地質紀錄保存的較為完整豐富,因此全新世的氣候變化為熱 門的研究主題之一。印度洋地區的海平面高度及氣候從 6000 年前至今 保持大致穩定的狀態(Woodroffe and Horton, 2005),南亞印度洋的季風的 變化與自然環境的改變及人類的活動息息相關,例如印度地區的夏季西 南季風強弱變動所造成的降雨量變化,會影響當地農作物收成,降雨偏少 的年份平均會減少約8.9%的穀物糧食生產(Parthasarathy et al., 1988);印 度河三角洲的浮游有孔蟲記錄指出印度地區在4.2 ka BP有一乾燥事件,

而這時間也與印度河的Harappan文明消失的時間一致,推測季風變化也 與古文明的滅亡有關連(e.g., Staubwasser, 2003),因此研究全新世的季風

1.2 標本介紹

鹽度適應性很高,從河口到潟湖環境都能發現其蹤跡(Sri-aroon et al., 2005;

Sri-aroon et al., 2006),黑蜷依靠濾食水中有機物質維生(Yap et al., 2009),

移動性不高(Goldberg, 1975)。

圖1.1 腹足動物殼體的分層(取自連凱莉及陳明輝,2004)。

1.3 穩定同位素

同位素是指原子核中之質子數相同,而中子數不同之元素,所以質量 也會不同。而自然界中無法自行產生放射性衰變之同位素,則稱為穩定同 位素。

穩定同位素在經動態、化學平衡反應作用,如:蒸發、降雨、結晶、沉澱 後,同位素成份在反應物和生成物之間的含量會產生差異,稱為同位素分 異效應(isotopic fractionation) (Anderson and Arthur, 1983;Attendorn and Bowen, 1997)。以水分子為例,海水蒸發時,含有質量較輕的氧同位素16O 的水分子會優先蒸發至空氣中,因此海水中的就會比一般狀態下有更多 含有18O的水分子,而含有16O的水分子則會比一般狀態下少,此時海水的 水體氧同位素比值就會比較偏正,而大氣中的水氣則增加了許多含有16O 的水分子,因此水氣的氧同位素比值就會變的較負。本文同位素數值的表 示方法以千分比(‰)表示,以氧同位素為例,計算方法如下:

(18O/16O)sample -(18O/16O)standard

(18O/16O)standard

其 中 碳 酸 鹽 類 的 碳 、 氧 同 位 素 的 標 準 試 樣 是 由

V-PDB(Vienna-Belemnite from PeeDee Formation)作為其標準試樣,而水體 樣本則是由V-SMOW(Vienna-Standard Mean Ocean Water)作為其標準試 樣。

之後,Hudson and Anderson (1989),由新的標準平均海水(SMOW)重新作 校正,校正後的公式如下:

T(°C) = 19.7- 4.34 (δ18Oaragonite- δ18Owater,SMOW) T:碳酸鈣形成時的溫度。

δ18Oaragonite:碳酸鈣物質相對於PDB(現V-PDB)的氧同位素數值

δ18Owater,SMOW:碳酸鈣形成時周圍水體相對於SMOW(現V-SMOW)

的氧同位素數值。

δ18O(‰ ) = ×1000

此方程式被廣泛地應用於霰石質碳酸鹽類的同位素研究。若想推測來自 (Grossman and Ku, 1986);(3)成岩作用容易被檢測出來,例如由霰石質轉 變成方解石質(Kobashi et al., 2001),有許多非破壞性的方法可以簡單區分 此二類物質。因此,軟體動物很適合作為古氣候的指標。 化差異(e.g., Hickman, 1992; Zinsmeister and Camacho, 1980)。進行同位素 分析的也不少,Fredrik 等人(1999),實驗確認潮間帶地區的Littorina

littorea殼體氧同位素會與水體的溫度及氧同位素達成平衡,由氧同位素 宗仁等人,1990、彭宗仁和汪中和,1990、以及Wang et al., 1991)。

1.5 軟體動物殼體微量元素之環境意義

1.6 斯里蘭卡近3000年古環境研究

針對斯里蘭卡的古氣候研究多是全新世晚期對印度洋西南季風強弱 變化的解釋,Gayantha等人(2017),從位於斯里蘭卡西南部沿海的Bolgoda 湖泊中鑽取長4.1m的沉積物岩芯,並利用岩芯中的軟體動物殼體進行C-14定年,定年結果表示岩芯約從2941(cal yr BP)至今。Gayantha等人利用 粒徑、主要和微量元素、總有機碳以及穩定碳氮同位素分析沉積物以重建 古氣候變化,並將斯里蘭卡區分成四個不同的氣候變化區間: 2941-2390(cal yr BP)區間為濕潤,強降雨伴隨大量的陸緣物質沖刷並沉澱在湖 中;2390-1782(cal yr BP)區間在潮濕的氣候中伴隨著不穩定的乾燥期間;

1782-1299(cal yr BP)區間則又是溫暖濕潤的強降雨時期;1299-0(cal yr BP) 區間表示季風的強度有減弱的趨勢,降雨量減少。

斯里蘭卡的Horton高原的沉積物岩芯研究中(Premathilake and Risberg, 2003),分析花粉、孢粉、矽藻、碳同位素及C/N比值,研究結果顯示斯里 蘭卡地區受到的印度洋西南季風影響由3000-2000(cal yr BP)的強烈又潮 濕的西南季風時期轉變為2000-0(cal yr BP)的較弱且乾燥的西南季風時期。

除了斯里蘭卡本土的研究記錄,印度中部及印度西南地區的研究也 都指出印度洋西南季風在全新世晚期整體是減弱的趨勢。

1.7 研究動機與目的

本研究分析斯里蘭卡Bolgoda湖泊現生錐蜷科標本殼體及鑽探湖泊 岩芯中的霰石質軟體動物黑蜷Faunus ater (Linnaeus, 1758)殼體所記錄的 碳氧同位素及微量元素,討論殼體碳氧同位素及微量元素成分與環境間 的關係、斯里蘭卡地區季節性的溫度及降雨量變化以及斯里蘭卡及鄰近 區域近3千年以來受到印度洋季風影響的環境特徵,並比較印度洋季風區 由全新世晚期至現今周邊的環境變遷。透過全新世古環境的重建,有助 於我們對印度洋季風區新生代古氣候的了解、並有助於瞭解未來可能之 環境變遷。

在文檔中 以錐蜷殼體之穩定碳氧同位素及元素成分探討古環境—以斯里蘭卡Bolgoda湖泊為例 (頁 13-21)