北半球大冰期(約2.73 Ma)前后北太平洋風塵沉積突變

摘要：距今約2.73 Ma,北半球高緯地區(qū)冰蓋急劇發(fā)展,北半球大冰期來臨,成為最引人注目的事件。北半球大冰期成因已有諸多解釋,其中之一是大陸干旱化加劇,輸入到大洋的粉塵增多引起海洋鐵肥效應增強和生物量增多,吸收了更多大氣CO2,使得地球變冷和冰蓋增加。作為全球第二大粉塵釋放中心,亞洲內(nèi)陸干旱區(qū)釋放的粉塵是北太平洋沉積物中主要陸源組分之一。開展北半球大冰期前后西北太平洋沉積物記錄的亞洲粉塵研究,有助于深入認識風塵鐵肥效應對北半球大冰期形成的可能貢獻。文章依據(jù)大洋鉆探計劃(Ocean Drilling Program,簡稱ODP)198航次西北太平洋1208鉆孔(共鉆取沉積物392.3 m;本研究深度121.3 m至130.1 m,時間段為2.62 Ma至2.85 Ma)北半球大冰期前后的高分辨率(約2500年)樣品,提取了沉積物中的"風塵組分",計算了風塵通量,研究了風塵通量變化和海洋生產(chǎn)力之間的關聯(lián)。研究結果顯示,約2.73 Ma以來,1208鉆孔風塵通量快速增加,已發(fā)表的該孔的海洋生產(chǎn)力也表現(xiàn)出快速增加,海水表面溫度也快速降低,說明粉塵對海洋的鐵肥效應可能是觸發(fā)北半球大冰期形成的重要因素。文章還測試了"風塵組分"的Nd和Sr同位素,研究了粉塵物源變動。結果顯示,塔克拉瑪干沙漠是北半球大冰期前后1208鉆孔粉塵的主要物源,其中2.73 Ma至2.85 Ma期間Nd和Sr同位素波動較大,推測與火山灰含量較多和戈壁粉塵沉積有關,位置偏北的西風可能是部分戈壁粉塵長距離運輸至北太平洋的主要營力。2.73 Ma以來,北極冰蓋大量發(fā)育,西風位置南移,主要運輸塔克拉瑪干沙漠粉塵至北太平洋,使得Nd和Sr同位素波動較小,但其中2.72 Ma至2.70 Ma期間出現(xiàn)的Nd同位素偏正、Sr同位素變小很可能是火山灰的突然大量沉積造成的。