西澳洲二疊紀腕足動物化石殼體穩定碳氧同位素記錄在環境上的

將 Mii et al. (2012)東澳洲的碳同位素數值與本研究西澳洲碳同位 素數值相比，Mii et al. (2012)的數值大部分皆比本研究大 0.6‰ ，且 東澳洲在 Wandrawandian Siltstone 時期還有一碳同位素最大值 7.0‰

(圖 4.7)，這樣的差異可能是因為在二疊紀時期東南澳洲地區長期有湧 升流的作用影響(Jones et al., 2006)。整體上西澳洲二疊紀碳同位素紀 錄與 Grossman et al. (2008)中的盤古東邊副熱帶地區烏拉爾山的數值 較為接近，而與盤古大陸西邊熱帶地區的美國大陸較不相同，這表示 盤古大陸東邊副熱帶地區與古特提斯海地區有著相似的海水循環條 件 (參見古地理圖 P.9)。

本研究的西澳洲氧同位素記錄與前人研究(Compston, 1960；

Lowenstam, 1961；Korte et al., 2008)比較大致上是沒有明顯差異的(圖 4.6)。西澳洲氧同位素紀錄由早二疊紀以來呈現較正且趨近於 0.0‰的 趨勢除了在 Wandagee Fm.與 Lightjack Fm.有略為變小到-0.5‰與 -0.6‰外，其餘數值皆接近 0.0‰，而這樣的記錄與前人研究(Korte et al., 2008；Mii et al., 2012)東澳洲的氧同位素紀錄相比是較為偏大的，

且西澳洲氧同位素並沒有隨著冰期與間冰期變化而有所改變(Fielding et al., 2008；Isbell et al., 2003)，呈現平穩的趨勢(圖 4.8)。

一般而言，較大的氧同位素數值代表著較寒冷的氣候溫度，然而，

考慮到古地理位置的分布及二疊紀古氣候模擬的重建(Kutzbach and Ziegler, 1994；Fluteau et al., 2001；Gibbs et al., 2002；Kiehl and Shields, 2005)，西澳洲地區的海洋表水溫度不應該比高緯度的東澳洲雪梨盆 地地區來的低(圖 4.9)。因此，考慮到另一個影響氧同位素的因子：鹽 度效應。在二疊紀時期，Carnarvon 盆地與 Canning 盆地的海水鹽度

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應比東澳洲雪梨盆地來的高。水體中鹽度的改變主要是由於河水的注 入、降水或蒸發等因素造成的，而淡水的注入會使得海水的氧同位素 數值變小，所以合理的解釋西澳洲地區氧同位素數值較其他地區來的 大應為蒸發作用造成的影響。

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圖 4.7 西澳洲地區 Carnarvon 盆地與 Canning 盆地碳同位素紀錄與前人研究比較圖。

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圖 4.8 西澳洲地區 Carnarvon 盆地與 Canning 盆地氧同位素紀錄與前人研究比較圖。

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圖 4.9 二疊紀氣候模式模擬海表溫分布圖(修改自 Kiehk and Shields, 2005)。(A)西澳洲 Carnarvon 盆地與 Canning 盆地所在位置(B)東澳洲雪梨盆地所在位置。

A

B

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相對於東澳洲，Lever (2004)根據 Carnarvon 盆地 Kennedy Group 的沉積構造及較少的煤炭的埋藏量，認為當時西澳洲為較乾燥的環境 條件。另外，Scotese et al.(1999)在西澳洲地區也有蒸發岩的發現紀錄 (圖 4.11)，這個解釋與所推測的西澳洲地區有較高鹽度的海洋環境結 果一致，但 Haig.(2003)由有孔蟲研究認為在早二疊紀 Kungurian 時期 是一個低鹽度海洋環境。

進一步的比較，比較同時期西澳洲(Callytharra Fm 與

Coyrie/Madeline Fm)與東澳洲(Upper Pebbly Beach Fm.與 Berriedale Limestone)腕足動物殼體的微量元素濃度(Mii et al., 2012)，西澳洲的 Mg 含量比東澳洲大約 100ppm (Mg/Ca 約 0.5mmol/mol)左右，較大的 Mg/Ca 數值代表著較高的溫度，所以由 Mg/Ca 可以推測在 Sakmarian 與 Artinskian 時期，西澳洲溫度比東澳洲來的高。而 Na 與 S 的含量 也分別的比東澳洲的紀錄大約 300ppm 與 2030ppm，這進一步暗示西 澳洲地區比東澳洲地區有著較高鹽度的海洋環境。

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圖 4.10 早二疊紀時期全球蒸發岩、冰磧石及煤層分布圖。在西澳洲地區有出現蒸發岩的紀錄而東澳洲地 區沒有。(取自 http:www.scotese.com)

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圖 4.11 西澳洲地區腕足動物殼體元素組成與 Mii et al., 2012 比較圖。

40 Spiriferella sp.的紀錄上為 3.6‰~5.4‰，Elivina sp.為 3.1‰~4.4‰；氧 同位素則分別是-1.2‰~0.7‰與-0.3‰~0.5‰。由圖 4.12 可以觀察到碳 氧同位素並沒有明顯的正相關，表示在此並沒有明顯的季節性淡水注 入或融冰水的影響(Mook, 1971)。

季節性分析實驗裡我們挑選了 3 隻 Spiriferella sp.、2 隻 Elivina sp.

進行電子微探針分析分別是 WAU04、WAU063、WAU064、WAU109 及 WAU110，分析的 Mg/Ca 範圍在 0.6mmol/mol~3.6mmol/mol 間(圖 4.12)。利用氧同位素以及 Mg/Ca 的數值變化的週期震盪，我們可以 估算季節性上的溫差紀錄(Mii and Grossman, 1994; Ivany and

Runnegar, 2010)。在季節性上的判斷，認為西澳洲地區的變化並不像 Ivany and Runnegar (2010)利用東澳洲的冷水種雙枚貝類 Eurydesma sp.所做出來的結果那樣規律，因此，計算了在季節性變化裡最大的溫 差範圍。

利用氧同位素計算二疊紀西澳洲地區的最大溫差(表 4.2)，在 Callytharra Fm.為 2°C~7°C；Coyrie/Madeline Fm.為 1°C ~7°C。另外，

Pérez-Huerta et al. (2008)認為現生腕足動物與二枚貝類有相同的機制，

因此可以利用 Mg/Ca 來做為溫度計算的指標。我們利用 Pérez-Huerta et al. (2008)的公式去計算二疊紀西澳洲地區的 Mg/Ca 溫度(表 4.2)，

在 Callytharra Fm.為 2°C ~4°C；Coyrie/Madeline Fm.為 1°C ~2°C。對 於氧同位素紀錄所計算出來的溫差範圍與 Mg/Ca 所計算出來的溫差