『Abstract
A numerical model describing the coupled evolution of the biogeochemical
cycles of carbon, sulfur, calcium, magnesium, phosphorus, and
strontium has been developed to describe the long-term changes
of atmospheric carbon dioxide and climate during the Phanerozoic.
The emphasis is on the effects of coupling the cycles of carbon
and strontium. Various interpretations of the observed Phanerozoic
history of the seawater 87Sr/86Sr ratio
are investigated with the model. More specifically, the abilities
of continental weathering, volcanism, and surface lithology in
generating that signal are tested and compared. It is suggested
that the observed fluctuations are mostly due to a changing weatherability
over time. It is shown that such a conclusion is very important
for the modelling of the carbon cycle. Indeed, it implies that
the conventional belief that the evolution of atmospheric carbon
dioxide and climate on a long time scale is governed by the balance
between the volcanic input of CO2 and the
rate of silicate weathering is not true. Rather carbon exchanges
between the mantle and the exogenic system are likely to have
played a key role too. Further, the increase of the global weathering
rates with increasing surface temperature and/or atmospheric CO2 pressure usually postulated in long-term carbon
cycle and climate modelling is also inconsistent with the new
model. Other factors appear to have modulated the weatherability
of the continents through time, such as mountain building and
the existence of glaciers and ice sheets. Based on these observations,
a history of atmospheric carbon dioxide and climate during Phanerozoic
time, consistent with the strontium isotopic data, is reconstructed
with the model and is shown to be compatible with paleoclimatic
indicators, such as the timing of glaciation and the estimates
of Cretaceous paleotemperatures.』
『炭素、硫黄、カルシウム、マグネシウム、リン、ストロンチウムの生物地球化学循環のつながった展開を説明する数値モデルが開発され、顕生代における大気二酸化炭素と気候の長期的変化が説明されている。炭素とストロンチウムの循環を結びつけた影響が重要視される。海水の87Sr/86Sr比から観察された顕生代の歴史についての様々な解釈が、モデルを使って検討されている。さらにとりわけ、そのような信号を生み出す大陸風化、火山活動、および表層岩相の能力が検証され、かつ比較されている。観察される変動は、たいてい時間を通じての風化し易さの変化によることが示されている。そのような結論は炭素循環のモデル化にとって非常に重要であることが示される。実際に、長時間のスケールでは大気二酸化炭素と気候の展開は火山からのCO2インプットと珪酸塩風化速度間のバランスに支配されるという、伝統的に信じられていることが真実ではないことを、これは意味している。むしろマントルと外因的なシステム間の炭素交換はまた、重要な役割を演じてきたと思われる。さらに、長期の炭素循環と気候のモデル化で通常仮定される、表面温度および/または大気CO2圧の増加に伴う世界的な風化速度の増加も、新しいモデルとは一致しない。造山運動とか氷河や氷床の存在のような、他の要因が、時間を通じての大陸の風化し易さを調節してきたように思われる。これらの観察を基に、ストロンチウム同位体データと一致する、顕生代を通じた大気二酸化炭素と気候の変遷が、モデルで再現され、そして氷河作用のタイミングとか白亜紀古気温の見積もりのような古気候の指標と矛盾のないことが示されている。』
Introduction
The present state of the geochemical cycles
The geochemical model
The climate model
The strontium isotopic model
Tentative results of the coupled geochemical-climatic model
Trying to fit the strontium isotopic data
The “classical” interpretation of the strontium signal
Calculating the volcanic rate from the strontium data
Calculating the weathering rates from the strontium data
Conclusions
Acknowledgments
References