地質地球所等發現地中海及其周邊氣候變化與驅動機制

　　地中海東部沉積物中的腐殖泥（Sapropel）層顏色深、富含有機質，與含有機質少的沉積層交替出現，其形成于北半球夏季輻射最大值時期（歲差最小）。腐殖泥層形成時，非洲季風加強，歐洲變得更濕潤，與此同時，通過北非和東歐邊界的淡水增加。淡水輸入導致表層海水浮力增加，深部海水空氣流通（Ventilation）變差，與此同時輸入到海床的物質增加，有利于水深超過300 m盆地有機質的生成和保存。但是，在百年尺度上，還存在著腐殖泥層的中斷現象。目前對于高緯和低緯氣候系統對腐殖泥層形成的影響機制并不完全清楚。

　　中科院地質與地球物理研究所地球深部結構與過程研究室古地磁與年代學實驗室劉青松研究員及其合作者為了解決這一問題，系統地研究了地中海沉積物中包含的來自撒哈拉（Sahara）沙漠的大氣粉塵(Dust)。通過對地中海東部三個腐殖泥層S1、S5和S6（圖1和2，S1和S5形成時期為當前間冰期和上個間冰期，對應深海氧同位素MIS 1和MIS 5e；S6形成時期為間冰期，對應深海氧同位素為MIS 6）進行高精度磁學、地球化學及漫反射光譜綜合研究，揭示了高緯度（對應冰期-間冰期變化）和低緯度（對應熱帶輻射）條件下腐殖泥層形成的機制。研究表明，腐殖泥層中不同的磁性礦物對沉積和成巖過程有明顯不同的反應。在腐殖泥層形成過程中，風成磁鐵礦和自生作用生成超順磁膠黃鐵礦的還原性溶解及溶解間隔時間與硫化環境的強弱有關。而針鐵礦和赤鐵礦很大程度不受還原性溶解的影響，因而可以用來追蹤輸入到地中海里來自撒哈拉沙漠的粉塵。

　　整體上，三個腐殖質層的粉塵通量較低，但在S1（間冰期）中部和S6（冰期）底部分別存在一個和兩個短尺度的高粉塵含量時期，這與高緯度區百年尺度的氣候變冷事件時間一致。這說明，在冰期和間冰期都存在著這種短尺度的大氣環流變化，與極地冰蓋變化無關。該研究進一步表明，這種短尺度的氣候變冷事件，可以導致大范圍的大氣循環變化，其控制區域不但在地中海東部和北部存在，而且還存在于北非的亞熱帶地區。

　　該研究成果近期發表在國際地學雜志Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology上（Liu et al. New constraints on climate forcing and variability in the circum-Mediterranean region frommagnetic and geochemical observations of sapropels S1, S5 and S6. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2012, 333-334 : 1-12, doi:10.1016/j.palaeo.2012.02.036）。

　　

　　圖1: S1磁學地球化學等參數隨深度變化

　　

　　圖2: S5和S6磁學地球化學等參數隨深度變化