中新世气候最适宜期西北菲律宾海黏土矿物沉积的长偏心率调控机制及其古气候指示意义

本研究针对中新世气候最适宜期（MCO）西北菲律宾海（NWPS）沉积响应机制不明的问题，通过分析IODP U1438站黏土矿物组成与来源，首次揭示长偏心率（405-kyr）通过调控亚洲季风环流与深水通风作用影响黏土矿物输入的过程，为轨道尺度古气候重建提供了新指标。

　　

地球气候系统犹如一部精密的交响乐，轨道参数变化是其中永恒的节拍器。中新世气候最适宜期（Miocene Climate Optimum, MCO，约17-14百万年前）作为新生代长期冷却趋势中的显著暖期，其全球CO₂
浓度升高、南极冰盖退缩等特征与当前 anthropogenic warming 形成有趣类比。然而，位于亚洲季风系统与西太平洋交界处的西北菲律宾海（NWPS），其沉积记录如何响应这一特殊气候事件？轨道力学的"心跳"——长偏心率周期（405-kyr）又扮演何种角色？这些科学谜题亟待破解。

中国IODP科学家团队通过对国际大洋发现计划（IODP）351航次U1438B钻孔（阿玛米三谷盆地，水深4711米）17.5-12.2 Ma沉积物的系统分析，首次建立了黏土矿物组成与轨道强迫的定量关联。研究发现MCO期间蒙皂石（smectite）占比高达88%，显著高于后期的67%，而伊利石（illite）和绿泥石（chlorite）则呈现相反趋势。通过X射线衍射（XRD）矿物鉴定、元素地球化学示踪结合频谱分析，团队创新性提出蒙皂石/(伊利石+绿泥石)比值（S/IC）可作为MCO暖湿气候的敏感指标，并捕捉到显著的405-kyr周期信号。

关键实验方法
研究采用沉积学-矿物学-地球化学多指标交叉验证：① 对IODP U1438B钻孔113.9-139.5米段黏土矿物进行XRD定量分析；② 通过稀土元素配分模式与亚洲陆源/岛弧端元对比确定物源；③ 结合磁化率（χ_lf
）、频谱分析（REDFIT）和小波变换解析轨道周期；④ 整合南中国海与亚洲内陆已发表数据构建区域气候关联模型。

黏土矿物组成与晶体特征
XRD分析揭示研究层段黏土矿物以蒙皂石（平均80%）、伊利石（15%）为主，含少量高岭石（3%）和绿泥石（2%）。MCO期间蒙皂石含量峰值（88%）与低χ_lf
值同步出现，反映强烈火山风化作用；而后期大陆源矿物增加对应亚洲干旱化加剧。

黏土矿物物源
通过对比现代河流沉积物特征，证实蒙皂石主要源自西北菲律宾海火山岛弧（如九州-帕劳海岭），而伊利石/绿泥石组合则携带亚洲内陆黄土的"化学指纹"。MCO期间增强的东亚夏季风（EASM）输送水汽至内陆，抑制了大陆粉尘输入，导致S/IC比值升高。

长偏心率的气候调控机制
当长偏心率达最小值时：① 北半球西风急流南移，增强亚洲内陆降水（χ_lf
与χ_fd
/HIRM峰值），减少伊利石输送；② 绕极深层水（Circumpolar Deep Water, CDW）北侵加强西北太平洋深水通风，促进海底玄武岩风化形成蒙皂石。这种"海-陆-气"耦合机制最终在沉积记录中留下405-kyr周期烙印。

结论与意义
该研究首次揭示：① S/IC比值是重建MCO期轨道尺度气候变化的有效代用指标；② 长偏心率通过调控季风环流与CDW活动，实现亚洲中纬度与西太平洋沉积系统的远程关联；③ 为理解当前全球变暖背景下太平洋沉积圈层响应提供地质参照。发表于《Global and Planetary Change》的这项成果，不仅拓展了"源-汇"系统理论的应用场景，更证实黏土矿物在天文年代标定中的独特价值。