伏尔加河下游地区早Khvalynian期沉积相与年代学：揭示晚更新世北里海低地古环境演变

这篇研究通过沉积学分析和放射性碳测年（radiocarbon dating），系统重建了北里海低地伏尔加河下游地区早Khvalynian期（27.0–12.5 cal ka BP）的沉积序列与古气候响应。作者识别出7种岩相（LF1–LF7），揭示"巧克力黏土"（chocolate clay）沉积（20.0–12.5 cal ka BP）与晚更新世冰盖消融、永久冻土过程（permafrost）的关联，为理解里海最大内流盆地（endorheic basin）对全球气候事件的响应提供了关键证据。

　　

Highlight

伏尔加河下游地区（北里海低地）的沉积记录，为揭示全球最大内流盆地（endorheic basin）过去35 ka（千年）间对全球与区域变化的响应提供了精细视角。本研究通过沉积学分析与放射性碳测年（radiocarbon dating）对比，识别出早Khvalynian期（27.0–12.5 cal ka BP）7种岩相（LF1–LF7），其中巧克力黏土（chocolate clay）沉积（20.0–12.5 cal ka BP）的放射性碳年龄密度峰值出现在14.1–13.4 cal ka BP。软体动物壳体的测年数据与岩相特征，清晰对应晚更新世重大气候事件，为重建MIS 3末期至新仙女木期（Younger Dryas）的沉积历史提供了新证据。

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地理背景

里海（Caspian Sea）作为全球最大内陆水体（面积378,400 km²），其现代水位为-29 m asl（海拔），平均盐度12.7‰。研究区位于北里海低地，早Khvalynian海侵鼎盛期水位可达45–50 m asl，覆盖面积达950,000 km²。

岩相特征

研究识别出7种岩相：

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  LF1（交错层理砂质粉砂）：与晚Khvalynian海侵相关，含Didacna壳体；

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  LF7（灰褐色黏土）：代表早Khvalynian初期（27.0–20.0 cal ka BP）低能沉积环境；

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  巧克力黏土（LF3–LF5）：源自晚更新世冰碛物与二叠纪红黏土，厚度1.5–12.0 m，含Didacna protracta等半咸水种。

与古气候事件的关联

放射性碳数据表明：

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  冰盛期（LGM, ~24 cal ka BP）对应LF7沉积；

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  冰消期（14.1–13.4 cal ka BP）巧克力黏土沉积加速，反映永久冻土（permafrost）退化与伏尔加河径流增加；

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  新仙女木期（Younger Dryas）出现风成砂（LF2），指示干旱化。

Conclusion

北里海低地的沉积演化受控于晚更新世气候振荡，早Khvalynian海侵（27.0–12.5 cal ka BP）可分为三个阶段：初期（LF7）、盛期（巧克力黏土）与衰退期（LF1）。该研究为理解内流盆地响应冰盖消融与冻土过程的沉积机制提供了范式。