维斯瓦河冰期次冰碛有机沉积物的年代范围及其大型化石的发现：结合放射性碳测年和树木年轮δ18O分析

《Quaternary Geochronology》：Chronological horizon of Weichselian submoraine organic formation and macrofossil finds with radiocarbon and tree-ring δ18O analyses

通过碳14和氧同位素分析，确认芬兰Lemmenjoki地区河 valley底部的有机层形成于 MIS3早期阶段（约47600-53500 cal BP），揭示冰期环境与近现代气候的相似性，并验证了高强度化学预处理对消除年轻碳污染的有效性。

　　### 解读：北方芬兰地区有机层的年代学分析与环境研究

#### 背景与研究意义

在北方芬兰地区，尤其是Lemmenjoki流域，科学家们对一个高度压缩的冰川沉积物中的有机层进行了详细的年代学分析。这项研究利用了碳-14（1?C）和氧同位素（δ1?O）分析技术，旨在揭示该有机层形成的时间范围及其所反映的气候与环境条件。通过这些数据，研究团队不仅希望验证之前关于该层属于冰河时期第3阶段（MIS3）的推测，还希望进一步探索与MIS3相关的环境事件，例如地球磁场的最后一次反转（Laschamp事件）。

MIS3是冰河时期的一个重要阶段，大约发生在4.2万至2.4万年前。这一时期气候波动较大，存在多个温暖的间冰期和较冷的间stadial期。对于研究者而言，MIS3的环境变化记录对于理解地球气候系统在这一阶段的演变至关重要。然而，由于碳-14测定技术的检测极限，这一时期样本的年代学分析常常面临挑战。尤其是在接近背景值的样本中，如何准确区分其实际年代与测年误差成为关键问题。

此外，研究团队还希望利用这一有机层的数据，为北欧地区提供更精确的碳-14校准曲线，尤其是在接近检测极限的年代范围内。这些数据不仅有助于完善我们对冰河时期气候波动的理解，也为研究更广泛的环境变化提供了重要依据。

#### 研究方法与数据来源

本研究由芬兰赫尔辛基大学（University of Helsinki）与自然资源研究所芬兰（Luke）合作开展。研究团队结合了多种方法，包括1?C测定、氧同位素分析以及木本植物的形态学研究。通过这些方法，研究者能够对有机层的年代和环境条件进行更全面的评估。

1?C测定主要通过芬兰赫尔辛基大学的加速器质谱（AMS）设施进行。该设施采用两种不同的方法：一种是闭管燃烧（CTC）方法，另一种是优化的元素分析器（EA）结合催化还原（HASE）的方法。这两种方法在不同的样本处理阶段具有不同的优势。CTC方法适用于较大量的样本，而EA-HASE方法则更适合处理小样本。通过这些方法，研究团队能够更准确地测量碳-14含量，并将其转换为实际的年代。

为了确保测定的准确性，研究团队还进行了化学预处理。这包括使用酸-碱-酸（AAA）方法，以去除样本中的污染物和现代碳成分。通过这种方式，研究者能够获得更纯净的有机材料，从而减少测年误差。此外，研究团队还使用了质量平衡空白（mbb）校正方法，以排除由于样本质量不同而引起的系统性误差。

#### 样本与分析结果

研究团队从Kaarreoja遗址采集了多种样本，包括木本植物的宏化石、树枝化石以及泥炭和淤泥样本。这些样本代表了不同深度的有机层，其中K1-K7样本是较大的木本植物化石，而T1-T5样本是较小的树枝化石。G1-G5和H1-H5样本则代表了泥炭和淤泥的总样本。

通过1?C测定，大多数样本的碳-14含量接近背景值，这意味着它们可能形成于较早的年代。例如，K2-K6样本的碳-14含量均未与背景值显著区分，表明它们可能形成于MIS3的早期阶段。相比之下，K1和K7样本的碳-14含量高于背景值，可能形成于较晚的阶段。此外，G1-G5样本的碳-14含量比T1-T5样本更高，这可能与样本处理方法有关，也可能是由于泥炭层中存在较新的碳成分。

氧同位素分析则揭示了有机层的形成环境。K2-K6样本的氧同位素比值（δ1?O）在26.5至27.4‰之间，与现代和近期的木本植物样本相似。这一结果表明，有机层的形成条件与现代环境条件相近，支持了该层属于MIS3的假设。此外，研究团队还发现，这些样本的氧同位素比值与北欧地区的冰芯记录相吻合，进一步验证了其气候条件的相似性。

#### 研究发现与讨论

研究结果表明，Kaarreoja遗址的有机层主要形成于MIS3的早期阶段。尽管部分样本的碳-14含量接近背景值，但这些样本仍然可以与已知的MIS3年代范围相匹配。例如，K7样本的碳-14含量较高，可能形成于约38700年前，而K1样本的碳-14含量较低，可能形成于约45400年前。这些结果表明，有机层的形成时间跨度较大，可能涵盖了MIS3的多个阶段。

然而，研究团队也注意到，样本中存在重新沉积的碳成分。这种现象可能导致测年误差，特别是在靠近有机层底部的样本中更为明显。因此，为了减少这种误差，研究团队建议在化学预处理过程中使用更强的碱性溶液，以去除这些重新沉积的碳成分。

此外，研究团队还发现，样本的质量对测年结果有显著影响。较小的样本可能更容易受到质量平衡空白校正的影响，导致测年结果偏移。因此，在处理类似样本时，需要特别注意样本质量和处理方法的选择。

#### 环境意义与未来展望

通过这项研究，科学家们不仅获得了Kaarreoja遗址有机层的年代信息，还揭示了该层所反映的环境条件。氧同位素分析表明，该层的形成条件与现代环境条件相似，这可能与北欧地区在MIS3期间的气候模式有关。例如，北欧地区的气温可能与现代时期相近，这与冰芯记录中显示的MIS3期间的气候波动相一致。

此外，研究团队还发现，Kaarreoja遗址的有机层可能与MIS5期间的某些温暖阶段有关。例如，Eemian间冰期（MIS5e）和Br?rup间stadial（MIS5c）的气候条件可能与该层的形成条件相似。这一发现为研究更广泛的气候事件提供了新的视角。

未来的研究可以进一步探索这些有机层与其他地区的气候记录之间的联系。例如，研究团队可以比较Kaarreoja遗址与北极其他地区的木本植物氧同位素记录，以确定北欧地区的气候模式是否具有普遍性。此外，还可以利用这些数据来重建MIS3期间的植被变化，从而更全面地理解这一时期的生态环境。

总的来说，这项研究为理解冰河时期北方芬兰地区的气候与环境变化提供了重要的数据支持。通过结合多种分析方法，研究团队能够更准确地测定有机层的年代，并揭示其形成条件。这些结果不仅有助于完善我们对MIS3期间气候波动的认识，也为未来的环境研究提供了宝贵的资料。