MIS 6期以来亚北极太平洋古生产力和陆源物质供给的千年尺度变化

摘要

亚北极太平洋是太平洋向北冰洋的过渡海域，包括北太平洋和白令海等，由于永久性温跃层的存在，其水体通风性较差，且海水中赋存有大量溶解无机碳，被称为全球三大碳汇海域之一，对于控制大气二氧化碳浓度变化具有重要的作用。对亚北极太平洋过去历史中古海洋环境演化的研究有助于理解冰期/间冰期旋回下亚北极太平洋对全球气候变化的响应，对于预测未来气候变化具有重要的意义。 本文选用取自西北太平洋和白令海的Lv63-4-2 和 B11 两岩芯，挑选沉积物中有孔虫进行AMS14C绝对定年和浮游有孔虫壳体δ18O数据测试，建立年代框架，并对两岩芯进行XRF地球化学扫描以及粒度和粘土含量分析等。数据结果显示，冰期生产力低、间冰期生产力高这一规律并不适用于亚北极太平洋，表现在其沉积物中古生产力替代指标的变化并无明显规律性。沉积物中总有机碳（TOC）来源较为复杂，与其他替代指标相比其含量在末次冰消期提前达到峰值，可能与此时陆源有机质供给的增多有关。然而与白令海相比，西北太平洋沉积物中TOC含量达到峰值的时间较为延迟，这可能与白令海距离大陆较近，受海平面变化和海冰作用影响较强有关。 Ca/Ti比值和生源碳酸钙含量数据显示，MIS 5.5期和末次冰消期亚北极太平洋沉积物中存在明显的钙含量峰值，且西北太平洋沉积物中碳酸钙含量较之白令海高，但白令海钙含量峰值出现的时间较早。MIS 5.5期钙含量峰值的成因机制尚未有明确结论，可能与间冰期全球温度的上升以及海冰融化带来的营养物质有关；而末次冰消期钙含量峰值的成因机制在不同海域存在差异，其中白令海北部陆坡主要受碳酸盐补偿深度（CCD）增大的影响，而西北太平洋可能与上升流引起的海水中二氧化碳释放导致的钙质壳体赋存加强有关，还可能受到阿拉斯加流的增强引起的钙质生产力勃发的影响。Si/Al 比值和生源蛋白石（Opal）含量数据显示，各时期亚北极太平洋沉积物中均存在硅质生产力的峰值，但在 MIS 4期尤为突出，该峰值的产生可能与风尘沉积带来的Fe元素导致的营养盐利用率增高有关，但该事件和机制成因存在纬度分布性。通过对比西北太平洋和白令海两岩芯古生产力数据发现，全新世以来两海域的生产力模式存在明显不同，西北太平洋以钙质生产力为主而白令海则以硅质生产力为主。 冰筏碎屑（IRD）含量数据显示，亚北极海域海冰作用在MIS 6-5期较强，末次冰期以来较弱，但在HS 1时期由于白令海陆架被常年冰覆盖，亚北极海域IRD物质缺乏。亚北极太平洋沉积物中粘土物质以高纬度寒带典型矿物绿泥石和稳定矿物伊利石为主，二者含量占粘土矿物总含量约80%，其中伊利石含量平均约为 50%；粘土矿物中蒙脱石含量最低，多不高于 10%。受陆架冰川的扩张以及海平面升降引起的研究区环流系统的改变的影响，研究区内粘土矿物组成存在周期性的变化。

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