末次冰期以来巢湖沉积物源变迁揭示东亚季风区环境演变：来自稀土元素(REEs)沉积记录的证据

本研究针对东亚季风区湖泊沉积物源示踪研究不足的科学问题，通过分析巢湖LZK1502钻孔35.7 ka BP以来的稀土元素(REEs)组成特征，揭示了末次冰期冷干气候下沉积岩碎屑主导、全新世湖扩期花岗岩/火山岩碎屑转变的源区变迁规律，首次提出庐江-枞阳火山盆地远程输送机制，为季风区古气候重建提供了新的物源-气候关联范式。

　　

在东亚季风区古环境重建领域，湖泊沉积物如同记录地球记忆的"黑匣子"，但如何准确解读其中的气候信号始终是科学难题。传统湿度代用指标如孢粉、磁化率等仅能反映相对变化，而沉积物来源分析因其对绝对水文变化的敏感性，有望突破这一瓶颈。然而，与河流、海洋和黄土沉积物相比，中国东部湖泊沉积物源研究长期处于空白状态，特别是长江中下游这一气候敏感区的关键证据链缺失，严重制约着对季风演变的深入认知。

中国科学技术大学等机构的研究团队选择中国第五大淡水湖——巢湖作为研究对象，这个位于北亚热带与暖温带过渡带的湖泊具有"准封闭"水文特征，其沉积中心获取的LZK1502钻孔（18米连续岩芯）完整记录了35.7 ka BP以来的环境变迁。通过系统分析沉积物中15种稀土元素(REEs)从镧(La)到镥(Lu)及钇(Y)的组成特征，结合粒度、化学风化指标，首次重建了末次冰期以来巢湖流域沉积物源变迁序列及其气候驱动机制。相关成果发表于《Quaternary Science Reviews》。

研究采用四大关键技术：1) 高分辨率采样（848个样品/2 cm间隔）；2) 激光粒度仪(Mastersizer 2000)分析沉积物粒度组成；3) 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定REE含量；4) 化学风化指标CIA（化学蚀变指数）计算。通过对比全球上陆壳(UCC)和北美页岩(NASC)标准值，结合周边基岩地质调查，构建了源区识别体系。

REE组成特征显示：沉积物ΣREE含量(98.02-501.08 μg/g)显著高于UCC(168.37 μg/g)，轻稀土(LREE)富集、重稀土(HREE)亏损，具有中度Eu、Ce负异常。这种"右倾"配分模式与北美页岩(NASC)高度相似，暗示研究区沉积物主要来源于长英质岩石风化产物。

粒度效应分析发现：末次冰期(Unit 1)砂含量(>64 μm)高达40.2%，REE受石英稀释效应显著；而全新世湖扩期(Unit 3)黏粒(<4 μm)占比升至35.7%，显著增强REE富集。这种粒度-REE耦合关系证实沉积动力条件是控制REE分布的首要因素。

物源变迁过程揭示三大阶段：1) 末次冰期(35.7-11.7 ka BP)：寒冷干燥气候下，周边沉积岩风化碎屑经短距离搬运主导物源；2) 早-中全新世(11.7-3.0 ka BP)：湖面扩张期，北淮阳火山带花岗岩的中程搬运物质成为主要来源；3) 大湖扩展期(3.0 ka BP至今)：庐江-枞阳火山盆地玄武岩风化产物通过远程输送成为优势物源。特别值得注意的是，湖盆扩张程度与物源距离呈正相关——最大湖泛期对应最远端的火山物质输入，这一发现为理解湖泊-流域系统耦合机制提供了新视角。

气候关联机制表明：CIA指数与REE分异参数(La_N/Yb_N)呈显著正相关(r=0.72)，证实化学风化强度是调控REE分异的第二关键因素。温暖湿润期强烈的化学风化导致LREE优先富集，而寒冷期物理风化主导则使REE组成更接近母岩特征。这种"气候-风化-物源"三联体关系，为定量重建古湿度提供了创新性指标。

该研究开创性地建立了东亚季风区湖泊沉积REE示踪体系，其科学价值体现在三方面：首先，突破传统湿度代用指标的相对性局限，通过物源距离定量反演绝对水文变化；其次，揭示湖盆扩张程度与物源区范围的动态耦合规律，完善了源-汇系统理论模型；最后，提出的"火山盆地远程输送机制"为理解长江中下游湖泊演化提供了新的地质框架。这些发现不仅对预测未来季风突变情景下的水文响应具有启示意义，也为全球类似气候敏感区的古环境重建提供了可借鉴的方法范式。