北极锆石U-Pb年龄揭示晚第四纪东西伯利亚多期冰川作用

为解决北极冰筏碎屑(IRD)来源鉴定难题，研究人员通过锆石U-Pb年龄分布特征追踪东西伯利亚冰盖演化历史，首次发现90-110 Ma年龄峰可作为该区专属指纹，证实晚第四纪至少存在2-3次冰川作用，为重建北极冰盖动态与气候反馈机制提供新证据。

　　

北极冰盖演化历史一直是古气候研究的核心谜题，尤其是东西伯利亚是否存在冰盖的争议已持续20余年。传统矿物组合和同位素地球化学方法难以区分欧亚大陆东部与西部冰盖的沉积物来源，而铁氧化物指标虽能识别东西伯利亚来源，却无法提供精确的年代学框架。这一认知空白严重制约了我们对北极冰盖-气候反馈机制的理解。

自然资源部第一海洋研究所的研究团队创新性地采用锆石U-Pb年龄分布作为"地质指纹"，对环北极大陆架表层沉积物和南马卡罗夫海盆深海岩芯中的粗粒IRD开展系统研究。通过建立区域特异性年龄谱系，首次发现90-110 Ma的锆石年龄峰可作为东西伯利亚来源的专属标识，并揭示该区域在晚第四纪至少经历了2-3次冰川作用。这项突破性成果发表于《Nature Communications》，为北极古冰盖重建提供了新的方法论和研究范式。

研究团队运用三大关键技术：1) 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)测定3705颗锆石U-Pb年龄，建立环北极大陆架表层沉积物数据库；2) 基于AMS ¹⁴C测年和地层对比建立南马卡罗夫海盆LV90-8-1/LV90-9-1岩芯的年代框架；3) 通过扫描电镜(SEM)分析石英颗粒表面微结构，结合粒度分布特征区分冰山与海冰运输机制。

结果部分核心发现：

Exclusive provenance indicator for East Siberia

通过对比欧亚大陆东部与西部锆石年龄谱，发现90-110 Ma年龄峰仅存在于东西伯利亚大陆架沉积物中，该特征年龄与奥霍茨克-楚科奇火山带(106-76 Ma)的岩浆活动期高度吻合，而西欧亚和北美样本中完全缺失此峰。

Sedimentary contribution from East Siberia to the deep Arctic Ocean

在南马卡罗夫海盆岩芯的6个冰期层位中，有4个层位检测到显著的90-110 Ma锆石峰，表明东西伯利亚冰盖在MIS 2、MIS 4和MIS 6期间曾向深海输送大量IRD。特别在冰期晚期或冰期结束后，>250 μm的粗颗粒含量突增10-42%，暗示冰山运输机制。

Iceberg-rafted deposition of sand-rich layers

多证据链证实IRD的冰山成因：1) 锆石颗粒>150 μm占比达6-18%，远超海冰运输能力；2) 石英颗粒表面发育阶梯状断裂等典型冰川磨蚀特征；3) 粒度分布与浊流/底流运输模式显著不同。

这项研究通过创新的"锆石年龄指纹法"，首次为东西伯利亚多期冰盖活动提供直接沉积学证据。其重要意义在于：1) 解决长期存在的ESIS争议，完善北极冰盖演化模型；2) 90-110 Ma年龄峰为全球古海洋研究提供新的示踪工具；3) 冰盖消融产生的淡水输入可能影响大西洋经向翻转环流(AMOC)，为理解冰期-间冰期气候突变机制提供新视角。Han Feng、Zhengquan Yao等作者强调，该方法可推广应用于更古老北极沉积物研究，未来需结合数值模拟进一步量化东西伯利亚冰盖对全球气候系统的具体影响。