晚全新世日本西部中宇见湖的古环境与百年尺度的气候变化

《Regional Studies in Marine Science》：Paleoenvironment and centennial-scale climate shifts in Lake Nakaumi, Western Japan during late Holocene

　　

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  利用XRF核心扫描仪获取的数据以及介形虫化石，有助于重建潟湖的形态。
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  海平面上升可能与三个强烈的海洋影响期有关。
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  七个百年尺度的钛含量较低期可能对应着较弱的东亚夏季风时期。
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  自17世纪以来，人类活动对环境的影响日益显著。

引言

与末次冰期相比，全新世的气候相对稳定且温和。然而，最近的研究发现全新世也存在数十年至百年的气候波动，比如小冰期和晚期古代小冰期，这表明中晚期全新世并非气候稳定的时期（van Dijk等人，2024年）。这些气候波动可能会对现代社会产生深远影响，因此人们越来越重视研究其形成机制及影响。由于处于陆地与海洋的交界处，沿海地区易受到各种自然、环境、气候因素以及人类活动的影响（例如Yasuhara等人，2012年；Irizuki等人，2022年）。因此，这些地区的气候波动可能与当地的特殊地理特征有关（例如Li等人，2015年；Park等人，2019年；Zhang等人，2019年；Kajita等人，2023年）。

中海湖位于日本西部的日本海沿岸，地处中国地方与岛根半岛之间，与宍道湖相邻。由于处于日本海一侧，中海湖同时受到东亚夏季风和冬季风的影响（Saito等人，2016年；Yamada等人，2016年）。虽然通过中海湖沉积物岩芯中的介形虫壳体δ¹⁸O值，已经重建出了过去3000年中东亚夏季风的百年尺度变化规律（Yamada等人，2019年），但其他气候波动，如冬季风以及类似小冰期的事件，对中海湖的影响仍不清楚。此外，中海湖通过大桥川与宍道湖相连，但由于河床海拔较高，目前大桥川的水深很浅，这意味着过去两湖之间不太可能存在大规模的水流交换（Takayasu，2019年）。近年来，已有多项研究进一步阐明了宍道湖的全新世古地理与古环境变化情况（Takayasu，2019年；Dianto等人，2025年；Miura等人，2025年）。不过，中海湖与宍道湖之间的关联仍有待进一步研究。

由于介形虫体型较小、数量众多，且化石记录极为丰富，它们是重建古地理与古环境历史的宝贵工具，能够指示边缘海洋沉积物中的水深、温度、盐度以及含氧量等信息（Hong等人，2019年）。介形虫群落可以用来重建海湾和半咸水湖泊中几米尺度内的过去海平面变化情况（例如Masuda等人，2002年；Yasuhara等人，2002年；Yamada等人，2018年），同时也能反映沿海地区的区域气候特征（例如Yamada等人，2016年；Yamada等人，2019年；Irizuki等人，2022年）。此外，X射线荧光核心扫描仪在古海洋学、沉积学等诸多学术领域中被广泛用于沉积物岩芯的分析，因为它能够实现快速、非破坏性的高精度测量（例如Rothwell和Croudace，2015年；Seki等人，2019年）。

本研究通过分析从中海湖中部采集的新岩芯NKU23-01中的介形虫及地球化学成分，并结合考古学与历史文献资料，探讨了该湖的古环境状况及百年尺度的气候波动情况。

章节要点

研究区域

中海湖位于日本岛根县与鸟取县的交界处，是一个半咸水滨海湖泊，由于沙嘴（由美滨半岛）的形成而与外海隔开（见图1）。该湖的面积为96.9平方公里，平均深度为5.4米。中海湖通过大桥川与宍道湖相连，再通过坂井海峡与日本海相通。中海湖的表层盐度会随季节发生变化，春季（3月至4月）和夏季盐度较低

研究材料

NKU23-01岩芯于2023年在中海湖中部（东经133°09’29.64”，北纬35°27’58.63”）水深6.11米处采集，采集时使用了安装在浮筒上的便携式冲击活塞取芯器（Suganuma等人，2019年）。该岩芯在未安装取芯装置时的长度为4.65米，在日本岛根大学河口研究中心的中海湖研究实验室里，从岩芯底部开始每隔一米切割一段。之后将岩芯一分为二，分别作为档案保存样本和研究样本，同时对这两部分的岩性进行了描述。岩芯的装盒尺寸为25×5×1厘米

岩芯描述

NKU23-01岩芯的岩性全部为块状粉砂（见图2）。岩芯整体呈灰色，但其最上方的7厘米部分为深灰色至接近黑色。除了最上方的7厘米区域外，岩芯中随处可见贝壳碎片。在岩芯深度3.15米以下的部分，还有大量苔藓动物分布，其中还夹杂着多个贝壳层和苔藓动物层。

校准后的年龄模型

通过对用于AMS¹⁴C测年的样品进行分析，得到了10个¹⁴C年龄值，同时计算出了ΔR值

介形虫

在整个岩芯中，B. bisanensis和这两种介形虫占主导地位。这类介形虫栖息在日本各地水深10米以内的内湾及半咸水湖泊的泥质底质中（例如Ikeya和Shiozaki，1993年；Yasuhara和Irizuki，2001年；Masuma和Yamada，2014年）。因此可以推测，整个岩芯中的沉积物都是在这类环境中沉积形成的。此外，B. bisanensis还能在有机质丰富、缺氧或低氧的底层环境中生存（Irizuki等人，2003年、2008年），这说明

结论

本研究明确了晚全新世期间中海湖的古环境状况及百年尺度的气候变化规律。这些结论是通过分析从中海湖中部采集的NKU23-01岩芯的多指标数据，以及结合考古学与历史文献资料得出的。主要结论如下。

1. 通过介形虫群落的Q模式聚类分析以及ITRAX的Q模式因子分析，共划分出五个时期（I期至V期）

资金来源

本研究得到了日本学术振兴会科研费项目编号23K22578的资助。

未引用参考文献

（Helama等人，2021年）

作者贡献说明

唐双宁：论文撰写——审阅与编辑，论文撰写——初稿编写，数据可视化，结果验证，项目管理，方法设计，数据收集，概念构建。山田桂：论文撰写——审阅与编辑，研究指导，资源协调，项目管理，方法设计，数据收集，资金筹集。桂浩太：资源协调，数据收集。中村康英：资源协调，数据收集。池原实：资源协调，数据收集。关有纱：方法设计

利益冲突声明

作者声明，自己不存在任何可能影响本研究结果的已知利益冲突或个人关系。

致谢

我们要衷心感谢岛根大学河口研究中心中海湖研究室的松本千登世先生，他在岩芯钻探工作中给予了我们很大帮助。同时也要感谢松崎卓也先生、山本裕二博士、浦本五一郎博士、村山正史博士、藤村女士以及MaCRI实验室的全体工作人员在实验方面提供的支持。我们还要特别感谢清水建设公司技术研究所的铃木健太博士，他在年龄-深度建模方面给予了我们重要帮助。此外，我们还要

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