深海珊瑚记录揭示拉布拉多海中层水钕同位素特征在近两个气候周期中的间歇性变化

本研究通过分析拉布拉多海南部1600-2200米深度采集的深海珊瑚（Desmophyllum dianthus）骨骼，利用U系和14 C测年技术，揭示了MIS 5c、7a及全新世等时期中层水钕同位素（εNd）特征。研究发现，现代NADW（εNd～?14）的形成始于约4 ka BP，而MIS 5c时期εNd剧烈波动（?20至?26），反映巴芬湾水溢出或白云岩溶解的影响。该成果为理解拉布拉多海对流（LSW生产）与AMOC的关联提供了关键证据。

　　

深海珊瑚作为自然界的"时间胶囊"，默默记录着海洋化学组成的变迁。在北大西洋的拉布拉多海，中层水的形成与全球海洋环流息息相关，但过去两个气候周期中这一过程的细节始终模糊。尤其令人困惑的是，拉布拉多海中层水（Labrador Sea Water, LSW）的对流活动如何响应气候振荡？其钕同位素（εNd）特征又隐藏着怎样的环境密码？来自加拿大魁北克大学蒙特利尔分校（UQAM）和纪念大学的研究团队，通过分析罕见保存的深海单体内分泌珊瑚Desmophyllum dianthus骨骼化石，解开了这段跨越15万年的海洋环流史诗。相关成果发表在《Quaternary Science Reviews》上。

研究团队运用U-Th和放射性碳（¹⁴
C）测年技术精确定位样本年代，结合多接收器电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）测定珊瑚骨骼εNd值。来自孤儿海丘和佛兰德海台的1600-2200米深度样本，覆盖现代LSW对流最大深度，通过对比活体珊瑚与现代海水εNd值（?14），验证了珊瑚骨骼记录海水Nd同位素组成的可靠性。

研究结果
U-series数据显示样本主要集中于全新世中期至晚期、MIS 5c两个时段，少数来自MIS 7a和B?lling-Aller?d（BA）。εNd记录特异性方面：现代活体珊瑚与海水εNd值高度吻合（?14），证实其为NADW特征值；全新世中期记录到从?18到?14的跃变，暗示现代海洋环流格局的晚期建立；BA伪群体同样记录?14值，指向短暂现代型环流；MIS 7a样本显示较低放射性值（～?18），反映北美地盾物质输入；MIS 5c集群εNd剧烈波动（?20至?26），揭示巴芬湾水（BBW）间歇性入侵或白云岩溶解事件。

结论与意义
这项研究首次系统重建了拉布拉多海中层水εNd的长期演化图谱，揭示三个关键突破点：1）现代NADW特征εNd（?14）的稳定建立发生在大约4000年前，远晚于末次冰消期，暗示AMOC重组存在滞后效应；2）MIS 5c时期的极端εNd波动，为巴芬湾-拉布拉多海相互作用提供了直接证据，可能关联劳伦泰德冰盖消融事件；3）LSW生产需要特定条件——只有当更咸、更具放射性的北大西洋水团（εNd～?10）充分注入时，拉布拉多海才能完全融入AMOC系统。该成果不仅为古海洋环流模型提供了关键校准点，更警示当前全球变暖背景下，LSW对流减弱可能通过εNd指纹的改变传递早期预警信号。