重新审视“Bad Aussee洞穴”：东阿尔卑斯山（奥地利）第四纪地貌变化的重要沉积记录

《Quaternary International》：Revisiting the ‘Hole of Bad Aussee’: A key sedimentary record of Quaternary landscape dynamics in the Eastern Alps (Austria)

研究分析了奥地利Bad Aussee Basin的RT1钻探剖面，揭示了晚更新世至末次冰期沉积序列的三层结构。通过光释光测年、矿物学与沉积学分析，发现冰川湖相沉积（Unit A）、河流三角洲沉积（Unit B）和冰碛层（Unit C）交替出现，证实了冰川-河流交互作用主导的景观演化。盐相关构造解释了该盆地异常深且无盐层的成因，挑战了传统冰下溶解模型

　　
本文以奥地利Bad Aussee Basin为研究对象，通过钻探、岩矿分析及光释电阻测年等技术，系统重建了该盆地过去两个冰期（末次冰期和前冰期）的沉积序列与地貌演化。研究发现，该盆地保存了欧洲东部阿尔卑斯地区最完整的第四纪沉积记录，揭示了冰川与河流作用交互作用的复杂过程，同时挑战了传统关于深层盆地成因的认知。

### 一、研究背景与意义
东阿尔卑斯地区第四纪景观演化的关键阶段（末次冰期之前）因缺乏年代学数据而长期存在争议。Bad Aussee Basin作为深层盆地代表，其880米厚的沉积序列包含了冰川湖相、三角洲及亚冰层泥石流等不同相态沉积物。研究团队通过国际大陆科学钻探计划（ICDP）DOVE项目，首次系统揭示了该盆地从Rissian冰期（末次冰期）至Würmian冰期（末次冰期）的完整沉积序列，填补了欧洲东部阿尔卑斯地区第四纪地质研究的空白。

### 二、沉积序列与地层划分
钻探揭示的沉积序列被划分为三个主要单元（图5）：
1. **Unit A（580-880米）**：厚达300米的冰川湖相沉积，包含大量冰碛漂石、泥质变形构造及石膏夹层。矿物分析显示其母岩主要来自NCA（北钙质阿尔卑斯）的蒸发岩和三角洲碎屑岩，碳酸盐含量波动在10%-70%之间。光释电阻测年显示该单元形成于47-134 ka期间，对应Rissian冰期的晚期。

2. **Unit B（67-580米）**：以钙质砂岩和细砂为主体的三角洲沉积层，厚度达513米。该单元呈现显著的花岗岩碎屑特征（含量70%-75%），与Enns Valley南部的Niedere Tauern山脉基岩组成一致。年代学数据显示沉积主要发生在78-144 ka之间，对应Würmian早中期冰期。值得注意的是，该单元在210米以上缺失白云岩，而碳酸盐矿物以方解石为主，推测存在石膏接触带引发的白云岩重结晶作用。

3. **Unit C（0-67米）**：由亚冰层泥石流形成的砾岩层，厚度67米。该单元具有典型冰川沉积特征：磨圆度较高的石灰岩漂石（最大直径2.5米）、低有机质含量（TOC<1%）、高冰碛指数（IG>0.5）。磁 susceptibility分析显示沉积物经冰川重塑，结合光释电阻测年（134±15 ka），确认其形成于LGM（末次冰期）阶段。

### 三、关键发现与地质解释
1. **流域格局演变**：
- Rissian冰期（约134 ka）：Traun Valley与Enns Valley的流域分界线位于Mitterndorf盆地（海拔800米），Bad Aussee Basin形成冰封湖相沉积，冰体来自Totes Gebirge和Dachstein两大山脉。
- Würmian早中期（78-144 ka）：流域分界线南移至Traun Valley，Niedere Tauern山脉的碎屑物通过Enns Valley输入，形成大规模三角洲沉积。该时期冰川仅局限在阿尔卑斯内部，未侵入北麓冲洪积扇。
- LGM阶段（约12-14 ka）：Dachstein冰盖再次扩张，形成覆盖盆地全貌的亚冰层泥石流层，并阻断原有流域通道。

2. **盐相关构造作用**：
研究颠覆了传统认为该盆地形成于盐层溶解的假说。钻探显示未遇到盐岩层，但沉积物中普遍存在的石膏夹层（Unit A）和蒸发岩碎屑（Unit C）揭示了盐岩层活动的影响：
- 盐岩溶解导致基底沉降，形成接受沉积的"陷坑"结构。该机制可使盆地快速下沉，为冰期湖相沉积提供空间。
- 前期研究认为的"深层湖泊"成因可能需要修正。例如，Unit B的三角洲沉积呈现明显的同期异相特征：底部砾岩（结晶岩含量75%）与上部细粒沉积（结晶岩含量30%）的过渡可能反映盐岩层阶段性溶解导致的基底不均匀沉降。

3. **沉积物源解析**：
- Unit A：主要来自Totes Gebirge和Dachstein的冰川碎屑，包含蒸发岩残片（石膏含量最高达8.3%）。
- Unit B：显示来自Niedere Tauern山脉的花岗岩-片麻岩组合特征，与Enns Valley南部的现代碎屑物组成一致。
- Unit C：漂石源与Unit A一致，但细粒沉积中石英含量显著升高（>60%），暗示冰碛物二次分选过程。

### 四、年代学约束与气候关联
1. **光释电阻测年结果**：
- Unit A底部样品（879.6米）测年134±14 ka，对应Rissian冰期的晚期阶段。
- Unit B顶部样品（762.5米）年龄181±17 ka，属于Würmian中期。
- Unit C底部样品（27.4米）TOC含量峰值1.2%，显示温带气候特征，与全球末次冰期前的温暖期（约130-110 ka）吻合。

2. **气候旋回响应**：
- 末次冰期（LGM）期间，Dachstein冰盖阻挡了Traun River的北向流动，迫使河流改道通过Koppen Valley，形成湖沼相沉积（Unit C）。
- 末次间冰期（MIS 5e）期间，流域分界线南移导致Enns Valley沉积体系与Traun Valley发生倒置，形成Unit B的三角洲相沉积。

### 五、理论创新与学术价值
1. **冰川沉积新类型**：
首次在阿尔卑斯地区记录到"冰-湖-河"复合沉积序列。Unit A展示了冰川阻塞湖的沉积特征，与瑞士Overdeepen盆地记录一致（Buechi et al., 2024）。Unit C的亚冰层泥石流层厚度达67米，为研究末次冰期冰川动力学提供了理想样本。

2. **盐相关构造机制**：
提出盐岩层同步沉积与侵蚀的构造模型：盐岩溶解引发基底不均匀沉降，导致上覆沉积物发生垂向分异。该模型可解释Bad Aussee Basin中超过100 km2范围的第四纪沉积覆盖与现存地形抬升的矛盾现象。

3. **流域格局演替规律**：
揭示了东阿尔卑斯流域在末次冰期旋回中的动态变化模式：冰期时流域分界线北移，形成封闭湖相沉积；间冰期时流域分界线南移，导致河流改道与三角洲扩张。这一过程在Mitterndorf和Gr?bminger Mitterberg等邻近盆地得到镜像证据（Griesmeier et al., 2025）。

### 六、研究局限与未来方向
1. **现存挑战**：
- 钻孔深度仅880米，无法完全穿透潜在盐岩层，可能遗漏深层沉积信息。
- 光释电阻测年对含有机质沉积物精度有限，Unit A的年龄误差范围达30%。

2. **拓展方向**：
- 增加三维地震调查，精确刻画盐岩层与第四纪沉积的接触关系。
- 开展同位素测年补充，建立更精确的气候事件对应表。
- 研究盐相关构造对现代水文格局的影响，如Traunsee湖的基底形态。

### 七、总结
Bad Aussee Basin的沉积记录揭示了东阿尔卑斯第四纪冰期旋回中冰川-河流-盐岩的耦合作用机制。研究证实：末次冰期之前存在大规模流域分界线迁移，期间盐岩层活动控制了盆地形态演化；末次冰期时，Dachstein冰盖的扩张主导了区域沉积格局。这些发现为理解北钙质阿尔卑斯盆地的形成机制、盐岩层对第四纪沉积演化的控制作用提供了关键证据，同时修正了传统关于深层盆地成因的单一解释模型。该研究为阿尔卑斯地区构造-气候-沉积耦合研究建立了新范式，对盐相关盆地评估具有重要参考价值。

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