苏格兰明奇冰流晚冰期海岸线OSL测年揭示的新相对海平面约束及其对冰流退缩的启示

本研究针对苏格兰西北部明奇冰流(MnIS)晚冰期海岸线年代学数据缺失问题，采用光释光(OSL)测年技术，首次直接测定16.2-19.5ka期间形成的海岸线年龄，发现冰流退缩时间可能早于预期，为冰川均衡调整(GIA)模型提供关键约束，并揭示海洋冰盖不稳定性(MISI)与海平面反馈(SLF)的相互作用机制。

　　

在预测未来冰盖对气候变化的响应时，科学家们面临着一个关键难题：那些延伸至海洋的快速流动冰川是否会因"海洋冰盖不稳定性(Marine Ice Sheet Instability, MISI)"而崩溃？这种机制可能引发灾难性的冰盖消退，但令人惊讶的是，冰盖退缩后海底的反弹又可能通过"海平面反馈(Sea-Level Feedbacks, SLF)"产生稳定作用。要解开这个看似矛盾的谜题，最好的方法就是研究古代冰流的"行为档案"——其中苏格兰西北部的明奇冰流(Minch Ice Stream, MnIS)因其特殊的地质记录而成为理想研究对象。

美国国家科学基金会资助的研究团队选择了一个独特视角——通过测定晚冰期海岸线的形成时间来反演MnIS的退缩历史。这些海岸线就像冰盖撤退时留下的"时间戳"，但长期以来由于缺乏可测年材料，其精确年龄始终成谜。研究人员创新性地利用当地富含石英的托里东砂岩和路易斯片麻岩，采用光释光(Optically Stimulated Luminescence, OSL)技术破解这一难题。这项发表在《Quaternary Science Reviews》的研究，不仅填补了关键数据空白，更揭示了冰流动态与海平面变化的精妙互动。

关键技术包括：1) 使用Leica 1200差分GPS对16个地点的海岸线进行亚米级精度高程测量；2) 从托里东砂岩和路易斯片麻岩中提取石英颗粒进行OSL测年；3) 结合Wester Ross再推进冰碛(Wester Ross Readvance, WRR)的已有年代数据建立综合年代框架。

【冰重建：BIIS和FIS及MnIS简史】研究表明，末次盛冰期(LGM)时MnIS作为英国-爱尔兰冰盖(BIIS)的重要出口，与芬诺斯坎迪亚冰盖(Fennoscandian Ice Sheet, FIS)共同覆盖北欧大陆架，其退缩过程对区域海平面产生深远影响。

【隆起海岸线测量】高程数据显示，WRR边界外的海岸线从Ardaneaskan的26.2±2.4m向北递减至Gruinard湾附近的18.0±0.4m，而WRR边界内的海岸线平均低5-10m，反映冰川消退后的差异反弹。

【晚冰期海岸线高程】值得注意的是，位于Achiltibuie的海岸线高程仅12.8±4.8m，该点位恰位于WRR冰碛内侧，为冰盖进退与海平面变化关系提供直接证据。

【OSL特征与年龄可靠性】在26个测年样本中，7个结果与预期吻合，但出现9个早于LGM的异常数据，研究人员认为这反映OSL技术在冰川边缘环境的应用挑战，但总体支持海岸线形成于16.2-19.5ka的结论。

【结论】该研究首次直接测定MnIS周边晚冰期海岸线年龄，证实其形成于冰盖快速退缩期。虽然部分OSL年龄存在偏差，但四个WRR边界内样本的年龄(约16.2-17.5ka)与冰碛年代吻合，为GIA模型提供关键验证数据。更引人注目的是，这些结果暗示MnIS的消退可能比模型预测早1-2ka，这对理解MISI与SLF的相互作用机制具有重要启示意义。

这项研究的价值不仅在于填补了苏格兰西北部RSL数据的空白，更重要的是建立了一种利用OSL技术研究冰川边缘环境的新方法。正如研究者指出的，尽管存在测年误差较大的问题，但这些数据已经能够修正传统认知——MnIS的退缩时间线需要前移，这可能意味着冰盖系统对海平面变化的响应比想象中更为敏感。这些发现为预测现代冰盖的命运提供了难得的"历史参照系"，特别是在当前全球变暖导致极地冰盖加速消融的背景下，这项来自苏格兰高地的古老海岸线研究，意外地成为了解读未来海平面上升风险的"密码本"。