图 北冰洋陆架LV90-8-1和LV90-9-1岩芯冰筏碎屑锆石年龄在不同冰期的分布特征。(a)MIS 2晚期;(b)MIS 3晚期;(c)MIS 3d或MIS 4期;(d)MIS 4或MIS 5d期的浊流沉积层;(e)、(f)MIS 5b或MIS 6期;(g)MIS 5d或MIS 7d期的浊流沉积层;(h)、(i)、(j)MIS 6或MIS 8期。锆石年龄峰值(90-110 Ma)主要出现在MIS2、MIS 3/4、MIS6和MIS8等冰期
在国家自然科学基金项目(批准号:42130412、42206075)等资助下,自然资源部第一海洋研究所石学法、姚政权团队联合北京大学张仲石等国内外合作者,在晚第四纪东西伯利亚冰盖演化研究方面取得进展。相关成果以“北极锆石年龄揭示东西伯利亚晚第四纪多期次冰川过程(Arctic zircon U-Pb ages reveal multiphase glaciations in East Siberia during the late Quaternary)”为题,发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上,论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-62499-y。
第四纪北半球冰盖由北美冰盖、欧亚冰盖和东西伯利亚冰盖三大部分组成,呈现显著的周期性变化。这些变化不仅直接影响全球海平面波动,还通过影响地表反照率等机制驱动全球气候演变。因此,重建第四纪冰盖演化历史一直是国际地球科学研究的前沿和热点。过去几十年,科研人员通过追踪北冰洋深海冰筏碎屑沉积的来源,系统重建了北半球冰盖系统中北美和欧亚冰盖的演化历史,但由于缺乏有效指示东西伯利亚冰盖的物源指标,对东西伯利亚冰盖的演化长期存在较大争议。
研究团队通过分析环北冰洋陆架表层沉积物和北冰洋中部冰筏碎屑的锆石U-Pb年龄,共获得10111个有效锆石年龄,从而系统建立了环北极陆架物源区碎屑锆石年龄谱数据库。结果显示,环北极不同陆架物源区碎屑锆石年龄谱有显著差异性,其中东西伯利亚陆架源区具有独特的锆石年龄峰值(90~110 Ma),可作为东西伯利亚冰盖物源的指标;在北冰洋中部的LV90-8-1和LV90-9-1岩芯中,发现至少有四期冰筏碎屑沉积物存在这一年龄峰值,主要发生在MIS2、MIS 3/4、MIS6和MIS8等冰期,这表明东西伯利亚冰盖在晚第四纪发生过多期次扩张和消退,并向北冰洋中部输送陆源碎屑物质。该研究首次将碎屑锆石U-Pb年龄示踪手段应用于北极晚第四纪冰筏碎屑来源及冰盖重建研究,提供了东西伯利亚冰盖多阶段发育的连续地质证据,完善了晚第四纪北半球冰盖系统的整体演化历史,不仅为重建全球海平面变化及探讨冰盖-气候反馈提供了关键依据,也为理解北极冻土碳稳定性、古人类迁徙及生态适应提供了重要的环境背景参考。