近日，我院王汝建教授团队题为“Late-Middle Quaternary lithostratigraphy and sedimentation patterns on the Alpha Ridge, central Arctic Ocean: implications for Arctic climate variability on orbital time scales”的文章在国际知名地学期刊《Quaternary Science Review》发表。
王汝建教授团队通过中国北极科学考察在北冰洋中部阿尔法脊取得的三个岩芯和另外四个岩芯的年代框架以及XRF-Ca, Mn, Zr元素stack曲线的分析，重建中北冰洋第四纪地层学及轨道尺度上的古气候变化。文中的三个岩芯的岩性/生物地层较好地对应于中北冰洋前人的研究成果，岩芯的底部年龄达到0.6 Ma，适合进行轨道尺度的古海洋研究。在建立岩芯地层框架的基础上，通过阿尔法脊沉积物全岩XRF-Mn, Ca, Zr元素stack曲线与全球稳定同位素（LR04-δ18O）和海平面stack曲线进行轨道参数调谐。对比结果证实了北冰洋Mn元素含量变化受到全球冰盖/海平面的影响，可以用来进行轨道调谐。该方法能够帮助更好地理解冰盖和轨道参数如何控制北冰洋古环境变化。轨道调谐实验表明，北冰洋Mn元素具有强烈的10万年偏心率和2万年岁差周期，这两个轨道参数可能通过冰川和海冰影响北冰洋。尽管指示沉积物来源的指标Ca和Zr不能作为轨道调谐的工具，但可以指示北冰洋冰期/间冰期过程以及海洋环流模式。Ca和Zr元素的变化表明了阿尔法脊地区长期受到波弗特环流控制，但在一些冰期（例如MIS 6，MIS 4/3）该地区的沉积物可能由穿极流携带而来，与波弗特环流控制的模式不同。西北冰洋表层洋流（波弗特环流和穿极流）变化可能反应了了北冰洋主要气候变化机制，但仍需进一步研究确认。总而言之，本文的研究表明了XRF结果可以应用于北冰洋的古气候研究。
本项研究材料来源于中国第三次和第四次北极考察。研究受到国家自然科学基金项目（41030859, 41776187）和中国北极考察专项CHINARE 2012-2017-03-02共同资助。合作者L. Polyak的贡献受到美国国家科学基金（ARC-0806999, ARC-1304755）的资助。
图1. 柱状沉积物站位及北冰洋地形、表层洋流。红色站位为本研究站位，其他站位为对比站位。白色阴影区域为更新世冰盛期北极冰盖的范围。深蓝色和紫色虚线分别表示1979-2016平均夏季海冰范围以及2012年9月的最小海冰范围。
图2. 北冰洋阿尔法脊Mn元素变化与全球气候LR04-δ18O曲线（a）和海平面变化（b）的一致性分析。图中箭头表示Mn元素stack与LR04-d18O以及海平面的相位差，向上和向下的箭头分别代表领先或滞后于Mn元素。穿过交叉小波图的三条粉红扎线指示轨道参数的偏心率（~100 kyr），斜率（~41 kyr）和岁差（~23 kyr）周期中心。以及Mn变化与LR04-δ18O、海平面、地球轨道参数的交叉频谱分析（c-d）。100-kyr和23-kyr轨道周期的95%置信区间表明了Mn元素stack与LR04-d18O，海平面和ETP高度相关。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.12.006