晚第四纪东南印度洋沉积物分布与搬运的海洋学控制机制：IODP U1516站点的启示

本研究通过分析IODP U1516站点的沉积记录，揭示了晚第四纪（766 ka以来）东南印度洋沉积物来源、搬运机制与古气候变化的关联。研究发现冰期-间冰期旋回中黏土矿物组合（如高岭石/伊利石与蒙皂石/绿泥石的交替主导）和粒度变化受控于Leeuwin Current（LC）与Antarctic Intermediate Water（AAIW）的强度变化，并首次提出澳大利亚西南部冰期存在干湿交替气候，挑战了传统“干燥冰期”假说，为南半球西风带迁移与海洋-气候耦合机制提供了新见解。

　　

在地球气候演化的拼图中，晚第四纪（约766 ka以来）的冰期-间冰期旋回始终是科学家们关注的焦点。这一时期，地球轨道参数的变化引发全球海平面剧烈波动、大陆冰盖进退以及海洋环流重组，而印度洋作为连接南半球气候系统的关键区域，其沉积记录犹如一本未解密的日记。然而，位于澳大利亚西南部的Mentelle Basin（门特尔盆地）——这个被Leeuwin Current（LC，卢因暖流）、Antarctic Intermediate Water（AAIW，南极中层水）等多股洋流“角力”的深海盆地，其第四纪沉积物的来源与气候响应机制长期存在认知空白。更棘手的是，传统观点认为澳大利亚南部冰期气候持续干燥，但洞穴石笋记录却暗示可能存在湿润阶段，这种矛盾亟待沉积学证据的验证。

中国研究人员联合国际团队，依托国际大洋发现计划（IODP）U1516B钻孔的16.2米岩芯，通过高分辨率粒度分析和黏土矿物组合测定，首次重建了门特尔盆地MIS18-1（海洋同位素阶段18至1）的沉积-气候耦合历史。研究发现发表在国际沉积学权威期刊《Sedimentary Geology》上，不仅揭示了LC与AAIW对沉积物搬运的“双车道”控制模式，更颠覆了南澳大利亚古气候的传统认知。

研究团队采用三项关键技术：1）激光粒度仪测定沉积物粒度分布，识别冰期粗颗粒（中值粒度17.9 μm）与间冰期细颗粒（7.7 μm）的旋回；2）X射线衍射（XRD）定量黏土矿物（高岭石、伊利石、蒙皂石、绿泥石）相对含量；3）伊利石结晶度指数与化学风化指标（如CIA）重建源区气候条件。样本来自IODP 369航次U1516B钻孔（水深2687.8米），覆盖更新世至全新世连续沉积。

粒度分析揭示冰期粗化趋势源于海平面下降增强浅海物质输入（黏土含量达40%）与洋流筛选作用，而间冰期细粒沉积反映LC对澳大利亚西北物质的远程输送。

黏土矿物组合显示戏剧性分异：间冰期高岭石/伊利石组合（占60%）指示LC增强带来的热带风化产物，而冰期蒙皂石/绿泥石峰值（达35%）则对应AAIW输送的南极/深海物质。

古气候重建最具突破性——伊利石结晶度指数显示冰期内存在干湿波动，直接否定“单一干燥冰期”假说，与洞穴记录吻合但挑战传统地球化学解释。进一步发现间冰期同样存在增强降水，暗示南半球西风带（SHWW）的纬向摆动是干湿交替的主因。

这项研究的意义在于三方面：首先，建立了门特尔盆地首个第四纪黏土矿物序列，填补印度洋东南部古海洋学数据空白；其次，提出LC-AAIW“沉积物分流器”模型，阐明冰期旋回中洋流重组如何控制沉积物“源-汇”过程；最后，通过多指标耦合证实南澳大利亚气候的干湿振荡特性，为预测未来南半球气候变率提供地质参照。正如论文通讯作者Tao Jiang强调的：“沉积矿物学指纹解译需要代理指标特异性校准——这正是U1516B研究给学界的重要方法论启示。”