中国科学院地质与地球物理研究所等

为“雪球地球”冰期海洋温度提供定量证据

“雪球地球”时期冰架底部高盐度卤水池的形成及其中的铁氧化沉淀过程。中国科学院地质与地球物理研究所供图

本报讯（记者冯丽妃）中国科学院地质与地球物理研究所领衔的国际团队，创新性地利用铁同位素作为“古温度计”，首次给出约7亿年前的“雪球地球”冰期海洋温度的直接定量证据。研究发现，当时局部海洋温度可低至约-15℃，同时盐度远超现代海水。相关研究成果近日发表于《自然-通讯》。

约7.2亿至6.35亿年前，地球曾两度陷入持续时间长达数百万年之久的全球冰封期，整个地球表面从极地到赤道均被冰层覆盖，海洋也被冻结，被称为“雪球地球”。与现在表层平均温度约17℃的海洋不同，此前的研究推测：“雪球地球”时期的海洋一定冷得离谱，但并不清楚到底有多冷。

研究团队通过分析远古“铁建造”中的铁同位素破解了这一难题。铁建造是现代钢铁冶炼的主要矿石，是一类由富铁层和富硅层交替组成的古老沉积岩。研究人员发现，约7亿年前的“雪球地球”时期铁建造的铁同位素值比地质历史上的任何时期都“系统性偏正”，指示极低温环境。基于温度与同位素分馏的关系，团队推算出“雪球地球”期间铁建造形成环境的温度约为-15℃±7℃。这一温度比现代最寒冷的深海还要低近20℃。

研究认为，这种极端环境可能形成于巨大冰架底部。类比现代南极的“冰泵”循环，冰架融冻过程可排出盐分，在底层形成低温、高盐卤水区。

该成果首次为“雪球地球”极寒海洋环境提供了定量证据，揭示全球冰封背景下仍可能存在特殊微环境。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-67155-z