中中新世“蒙特里碳位移”末期太平洋中深层水团重组与全球变冷

以南海北部ODP1148站、1146站和IODP321航次PEAT-7站位的深海沉积岩芯为研究材料，建立10-15Ma分辨率为3-5Ka的底栖有孔虫d18O、d13C、浮游有孔虫的Mg/Ca比温度（SST）时间序列。通过d18O和SST记录重建中中新世东南极冰盖扩张和全球变冷的历史，通过d13C和不同海区的d13C梯度记录重建赤道和北太平洋中、深层水团的演化历史。通过与环南极海域中中新世古海洋学记录的比较，探讨中中新世"蒙特里碳位移"末期全球变冷的物理机制，侧重于讨论赤道和北太平洋洋流重组的开始时间、过程性质（快速突变或渐变），揭示中中新世气候转型期南北太平洋变冷幅度和相位上的差异、南北太平洋的中深层水团性质差异，重建中中新世太平洋洋流重组的格局，弄清中中新世太平洋中深层洋流重组与全球变冷的关系，是滞后、同时亦或是超前。

本项目建立了IODP321航次U1337站10-15Ma分辨率为3-5Ka的底栖有孔虫d18O、d13C记录，重建了中中新世东南极冰盖扩张和全球变冷的历史，及大洋碳储库的变化历史，探讨了中中新世轨道尺度上全球冰盖变化与海洋碳储库变化之间的相位关系，揭示中中新世气候转型的可能原因。在13.9-13.8 Ma期间，IODP U1337站底栖有孔虫d18O在100 kyr的时间里快速变重约1‰，指示了中中新世东南极冰盖的快速扩张。IODP U1337站底栖有孔虫的d13C体现的是一种长期变轻的趋势，且显示一系列极大值事件，大约每隔400kyr就有一次，即所谓的“蒙特里碳位移”事件（CM），在U1337站的d13C记录中，CM4a、CM4b、CM5a、CM5b和CM6五次事件表现得非常清楚，尤其是CM6事件，与EAIE和Mi3冷事件形成很好的对应。IODP U1337站的d13C与d18O表现出很强的400kyr和41kyr周期，岁差周期很弱，100kyr的偏心率周期只在13.9Ma之后显著，而在13.9Ma之前则很弱。IODP U1337站的d13C与d18O并没有表现出很显著的以41kyr为主导周期过渡到以100kyr为主导周期的所谓转型现象。我们在IODP U1337站和ODP1146站发现中中新世底栖有孔虫的d13C与d18O在长偏心率和斜率周期上高度相关。. 本项目发现,约13.9Ma开始，由底栖有孔虫d18O指示的全球冰量与由底栖有孔虫d13C指示的大洋碳储库在斜率周期上的相位差发生了大于180°的快速波动，而在EAIE和Mi3a之后，d13C与d18O在斜率周期上的相位差都较稳定。在400kyr的长偏心率周期上，两个站位的底栖有孔虫d13C与d18O的相位差都是稳定的。. 南海ODP1148站与1146站底栖有孔虫的d13C梯度在EAIE时期发生了一次幅度超过1‰的波动，指示太平洋中深层水团在的一次改组，说明洋流的变化与中中新世的气候转型有很大的关联。而同时期，pCO2自中中新世气候温暖适宜期到东南极冰盖快速形成之后显示出逐渐下降的趋势，也说明大气二氧化碳的含量变化也与中中新世的气候转型相关。中中新世气候转型正逐渐成为古气候研究领域的热点，东南极冰盖快速形成期全球冰量变化与大洋碳储库在斜率周期上的快速相变应在进一步的数值模型中进行深入研究