如果有的话，从火成岩中可以得到什么古气候数据?

Question

古气候数据通常来自沉积岩。变质岩还可以以各种各样的方式对古气候信息作出贡献。

火成岩呢?我想这个问题可以分为两个，关于侵入岩和挤出岩。

挤出岩与气候有直接的联系。它们可能会与喷发到的大气或水交换地球化学信号。冷却速度可能取决于环境温度。熔岩流可能使土壤变成化石。

侵入岩可能更难用这种方式来解释，如果有的话。时间分辨率显然不如从湖底确定单个床层的年代，但我仍然认为可以从中获得一些东西。也许一些火成岩只有在一种特殊的沉积岩(源于特定的气候)被埋藏和重熔后才能形成?同位素呢?沉积系统经常分馏各种同位素系统。这种变异性后来能在火成岩中被追踪吗?

Answer 1

火成岩的稳定同位素特征(主要为$\delta$¹⁸O)可以受到气候的影响，但这种影响是复杂和不可靠的，我怀疑它真的可以用来说明古气候。你可能会对我朋友劳拉·欧文斯的论文其中她考虑了气候对$\delta$的影响¹⁸在南极埃里伯斯火山的熔岩中。埃里伯斯沉淀物中的氧同位素是世界上最轻的，她认为，这些水被纳入热液系统后，其岩石后来被同化为岩浆，导致了异常的$\delta$¹⁸在一些样品中。

看看在类似的异常中是否存在全球地理趋势会很有趣，但我还没有听说有人尝试过。

火成岩记录古气候的一个更直接的方式是通过大气对火山碎屑沉积物的影响。等等值线图通常可以揭示火山喷发时的风向。碎屑的形态甚至可以告诉你天气——我想到的是吸积岩，当火山灰丰富的喷发羽状物遇到暴雨时形成。

总之，你可能会收集到一些数据点，但没有什么可以与沉积岩中惊人的记录相提并论。

编辑添加:我刚刚去听了杰伊·奎德的一场讲座他讲的是如何计算安第斯山脉隆起的时间，以及它是在阿塔卡马变得极度干旱之前还是之后。在许多其他地球化学工具中，他使用了$\delta$²H，主要是为了计算古海拔高度。他说他认为$\delta$之间的关系²H和海拔高度在调查期间相当稳定(回到50 mya)。

编辑添加:我忘了指出，冰下喷发沉积物通常是独特的(tuyas，透明碎屑岩，枕状玄武岩)。无论在哪里发现这些沉积物，你就知道冰川或冰盖存在过，如果你能确定岩石的年代，你就知道那里什么时候有冰川。最近的一些研究表明，你甚至可以利用冰川下爆发的熔岩流中熔体中溶解气体的浓度来计算出冰川的厚度。

Answer 2

钾氩(K-Ar)测年具体来说,只有研究火成岩。这个想法是，当熔融的岩浆凝固成花岗岩或玄武岩时，任何钾最终都锁定为晶体形式。其中一些钾将是不稳定的K-40同位素，衰变成半衰期为12.6亿年的a -40。因为几乎没有a -40在结晶时就已经存在了，K-40: a -40的比值很好地说明了凝固发生的时间。

当然，还有其他基于其他元素/同位素的“放射性时钟”，它们的半衰期或长或短，这可能更适合于你试图观察的时间。尽管我们不太可能在火成岩中发现很多有机物质(化石等)，但来自不同来源的信息可以有效地进行整理。

我不知道任何具体的情况，但我认为在许多情况下，沉积岩被铺设在精确日期的火成岩之上。我不知道确切的限制树木年代学，但至少看起来是这样可能的你可以在古老的年度树干年轮生长模式中发现可识别的“模式序列”，如果你知道的话，它们突然变得更有意义当这些图案就形成了。

一些季节性增长变化将取决于当地因素，而一些将反映“全球”事件。但只要有足够的数据，它们就能被区分出来。从K-Ar定年法和树木年代学中整理信息并得出结论应该是可能的更多的可以从任何来源直接获得的信息。正如他们所说，整体大于部分之和。

Answer 3

大气压力影响熔岩中形成的气泡，这种影响可以用来估计熔岩流就位时的古压力。你可能需要一些特殊的条件，但做这样的研究是可能的。Sahagian et al.(2002)描述了该技术。

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萨哈吉安，D. L.，普鲁塞维奇，A. A.， &卡尔森，W. D.(2002)。用于古气压计/古高度计的泡状玄武岩和熔岩侵位过程分析。地质科学进展，29(6)，528 - 528。［JSTOR链接，免费PDF链接］