丹麦早更新世间冰期-冰期沉积与松山反极性期及MIS 22-21期的关联性研究

本研究通过古地磁分析和海洋同位素阶段(MIS)对比，解决了丹麦中尤特兰地区最古老更新世沉积地层归属争议问题。研究人员对Harreskovian间冰期及下伏冰碛层开展系统研究，确认其与松山反极性期(Matuyama Chron)和MIS 21-22的对应关系，首次证实斯堪的纳维亚冰盖在约900-866 ka前已扩张至丹麦，为北半球早更新世冰川活动提供了关键地质证据。

　　

在探索北半球冰川演化历史的长卷中，丹麦中尤特兰地区保存着北欧最古老的更新世沉积记录，犹如一本等待破译的地质密码本。长期以来，科学家们对这里被称为Harreskovian间冰期的湖泊沉积物时代归属争论不休——传统观点将其划归Cromerian复合体（约800-500 ka），但缺乏可靠年代学证据。更关键的是，其下伏的多层冰碛物是否代表斯堪的纳维亚冰盖最早扩张事件？这个问题的答案直接影响我们对北半球冰盖发育时序的理解。

为解开这些谜团，由丹麦奥胡斯大学领衔的研究团队对Harreskov、Lind等关键剖面展开系统研究。他们发现这些沉积层竟记录着约900-866 ka前（MIS 22-21期）的古气候信号，比此前认知提前了至少30万年！这项颠覆性成果发表于《Quaternary Science Reviews》，不仅重新标定了北欧冰川活动的时间坐标，更揭示了全球冰量巅峰期MIS 22的冰川动力学细节。

研究团队运用多学科交叉方法：通过连续取样（112个古地磁样品）结合交变退磁技术确定沉积序列的磁极性；利用X射线衍射分析黏土矿物组成（如蒙脱石含量变化）；通过粒度分析和有机碳含量测定重建沉积环境；特别针对Starup剖面底部4个正极性样品，采用饱和等温剩磁(SIRM)技术鉴别载磁矿物（磁铁矿与赤铁矿）。所有数据均与全球磁极性时间标尺(GMPTS)和深海氧同位素记录进行对比验证。

【研究结果】
5.1 Harreskovian间冰期与?lgod间冰阶沉积
岩芯分析显示间冰期沉积由富含花粉的湖相腐泥组成，下部80%为方解石（反映寒冷期后碳酸盐沉积），上部转为非钙质层。上覆的?lgod I/II间冰阶腐泥层（厚度4m/2m）与北大西洋U1304钻孔的MIS 21δ¹⁸O波动完美对应，证实这三个温暖期分别对应MIS 21的三个气候亚阶段。

5.2 Harreskovian间冰期下伏冰川沉积
在Lind-3钻孔中发现54m厚的冰碛序列，包含5套冰碛层与融水砂互层。通过2-4mm细砾组分分析（石英/结晶岩/燧石比例）将其划分为4组：Group 3冰碛（石英含量>80%）与丹麦东部已知的Urebro冰碛特征一致，指示冰流来自东北方向；而Group 4富含燧石和方解石，暗示后期波罗的海通道冰流的改造作用。

1. 古地磁年代学
   全部样品除Starup剖面底部4个显示正极性（归因于Kamikatsura漂移事件，约868/888 ka）外均呈反极性。结合MIS曲线，将冰碛序列定年为MIS 22（900-866 ka），间冰期沉积定年为MIS 21（866-814 ka），这一结果彻底否定了原Cromerian复合体的归属方案。

8.4 MIS 22期冰盖最大范围
Starup剖面17m厚的纹层状冰川湖黏土（年纹层厚1cm）记录冰退过程，其南界可能止于日德兰半岛南部。与波兰Nidanian冰期（约900 ka）、北海Fedje冰碛层的时代耦合，揭示此时斯堪的纳维亚冰盖已形成跨波罗的海的连续冰流系统，但尚未推进至德国北部。

【结论与意义】
这项研究通过高精度古地磁定年破解了北欧最老冰碛层的"身份之谜"：
1）丹麦最早冰碛形成于MIS 22期（非传统认为的MIS 12），将斯堪的纳维亚冰盖扩张时间前推40万年；
2）Harreskovian-?lgod沉积的三阶段温暖期与MIS 21的三个气候亚旋回精确对应，为早更新世气候不稳定性研究提供新标尺；
3）冰碛物中蒙脱石（smectite）的分布揭示当时冰流已侵蚀波罗的海盆地古近系海相黏土层，这对重建古冰流路径具有指示意义。

该成果不仅改写北欧第四纪地层框架，更暗示MIS 22可能是北半球冰盖发育的关键转折点——当时全球冰量达到更新世最大值（LR04曲线δ¹⁸O峰值5.8‰），与阿尔卑斯山、北美劳伦泰德冰盖的扩张期同步。这些发现为理解冰期-间冰期旋回的触发机制提供了不可多得的地质档案。