Refining trace metal temperature proxies in cold-water scleractinian and stylasterid corals
Refining trace metal temperature proxies in cold-water scleractinian and stylasterid corals
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精炼冷水石珊瑚和柱石珊瑚中的微量金属温度代理
DOI：
10.1016/j.epsl.2020.116412
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发表时间：
2020
影响因子：
5.3
通讯作者：
Stewart J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stewart J
摘要 许多海洋生物碳酸盐的Li/Mg、Sr/Ca和氧同位素(δ 18 O)组成对海水温度敏感。珊瑚作为具有可精确年代的碳酸盐骨架的世界性海洋类群，是这些地球化学指标的理想宿主。然而，校准和完善冷水珊瑚（< 20° C）温度代理的努力仍然有限。在这里，我们展示了文石珊瑚（Balanophyllia、石竹珊瑚、Desmophyllum、Enallopsammia、Flabellum、Lophelia 和 Vaughanella）活体采集的文石珊瑚和高镁方解石柱石珊瑚属（Stylaster 和Errina）和浅水高镁方解石壳珊瑚藻（Lithophyllum、Hydrolithon 和 Neogoniolithon）。我们结合先前探索的分类群的结果来解释这些数据，包括文石虫黄藻、石珊瑚和有孔虫，以及高镁方解石八珊瑚。我们表明，对于文石类群和高镁方解石类群来说，Li/Mg 比率与海水温度的协变最为强烈，从而成为可靠且通用的海水温度代理。将我们所有的生物文石 Li/Mg 数据与之前的校准工作相结合，我们报告了与温度的精确关系：Li/Mg 所有文石= 5.42 exp(− 0.050× T (° C))(R 2= 0.97)。该校准现在允许生物文石的古温度重建优于±3.4°C（95%预测区间），无论分类单元如何，从0°C到30°C。对于本研究中的分类单元，文石柱石藻Li/Mg提供了最稳健的温度代理（Li/Mg Stylasterid (Arag)= 5.64 exp(− 0.046× T (° C))(R 2= 0.95))，重现性为±2.3° C。我们首次证明高镁方解石与温度具有类似的指数关系，但截距值较低(Li/Mg= 0.63 exp(− 0.050× T (° C)(R 2= 0.92))。该校准开启了利用高镁方解石珊瑚和珊瑚藻进行温度重建的可能性。 Li/Mg 与温度之间的关系超越了系统发育，并表明了类似的非生物微量金属掺入机制。
Abstract The Li/Mg, Sr/Ca and oxygen isotopic (δ 18 O) compositions of many marine biogenic carbonates are sensitive to seawater temperature. Corals, as cosmopolitan marine taxa with carbonate skeletons that can be precisely dated, represent ideal hosts for these geochemical proxies. However, efforts to calibrate and refine temperature proxies in cold-water corals (< 20° C) remain limited. Here we present skeletal Li/Mg, Sr/Ca, δ 18 O and carbon isotope (δ 13 C) data from live-collected specimens of aragonitic scleractinian corals (Balanophyllia, Caryophyllia, Desmophyllum, Enallopsammia, Flabellum, Lophelia, and Vaughanella), both aragonitic and high-Mg calcitic stylasterid genera (Stylaster and Errina), and shallow-water high-Mg calcite crustose coralline algae (Lithophyllum, Hydrolithon, and Neogoniolithon). We interpret these data in conjunction with results from previously explored taxa including aragonitic zooxanthellate scleractinia and foraminifera, and high-Mg calcite octocorals. We show that Li/Mg ratios covary most strongly with seawater temperature, both for aragonitic and high-Mg calcitic taxa, making for reliable and universal seawater temperature proxies. Combining all of our biogenic aragonitic Li/Mg data with previous calibration efforts we report a refined relationship to temperature: Li/Mg All Aragonite= 5.42 exp(− 0.050× T (° C))(R 2= 0.97). This calibration now permits paleo-temperature reconstruction to better than±3.4° C (95% prediction intervals) across biogenic aragonites, regardless of taxon, from 0 to 30° C. For taxa in this study, aragonitic stylasterid Li/Mg offers the most robust temperature proxy (Li/Mg Stylasterid (Arag)= 5.64 exp(− 0.046× T (° C))(R 2= 0.95)) with a reproducibility of±2.3° C. For the first time, we show that high-Mg calcites have a similar exponential relationship with temperature, but with a lower intercept value (Li/Mg= 0.63 exp(− 0.050× T (° C)(R 2= 0.92)). This calibration opens the possibility of temperature reconstruction using high-Mg calcite corals and coralline algae. The commonality in the relationship between Li/Mg and temperature transcends phylogeny and suggests a similar abiogenic trace metal incorporation mechanism.
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