山地湖泊是塔特拉山脉的典型特征,见证了其冰后期历史。位于西喀尔巴阡山脉(斯洛伐克 - 波兰边境)的塔特拉山脉代表了喀尔巴阡山脉最北端且最高的山体,在格尔拉赫峰(Gerlachovsky ?tít)达到海拔 2656 米(图 1A, B)。在末次冰盛期(LGM),塔特拉山脉约有 55 个冰川系统(图 1C)覆盖了约 280 平方公里的区域(Zasadni and K?apyta, 2014)。已发表的冰碛物复合体暴露年龄表明冰川在 26–21 kyr 和约 18 kyr 时稳定,末端高程约为海拔 1000 米(Makos et al., 2014, Makos et al., 2018; Engel et al., 2015, Engel et al., 2017)。14.6–12.9 kyr 的波林/阿勒罗德(B/A)升温(Cronin, 2010)导致塔特拉山脉冰川作用的终止(Zasadni and K?apyta, 2016; Zasadni et al., 2020)。对海拔 1600 米以上塔特拉山脉湖泊沉积物的放射性碳测年也表明,无冰湖盆可能不晚于 16–13.6 kyr 就已存在(Baumgart-Kotarba and Kotarba, 1993; K?apyta et al., 2016)。新仙女木(YD, 12.9–11.5 kyr)(Cronin, 2010)期间的冰川作用复兴导致了较小的冰斗冰川和岩石冰川的重新形成(Engel et al., 2015; Zasadni and K?apyta, 2016; Zasadni et al., 2022)。对冰碛物和岩石冰川的 10Be 宇宙成因测年表明,永久冻土融化和岩石冰川稳定的最后阶段推迟到了全新世早期,但不晚于 10.4 kyr(Zasadni et al., 2020)。
塔特拉山脉的冰川消退导致了冰斗、槽谷和冰碛间洼地内湖泊的形成(K?apyta et al., 2016; Hre?ko et al., 2012)。冰川湖泊的沉积档案以前主要研究塔特拉山脉的波兰一侧。通常识别出两个具有明确边界的不同的湖泊岩性地层剖面(见 K?apyta et al., 2016)。下部剖面由晚冰期浅灰色粉砂组成,厚达 1.5 米并夹杂砂层,沉积于干燥和寒冷的冰缘条件下(Baumgart-Kotarba et al., 1990; Wicik, 1986; K?apyta et al., 2016),这为微植物群和底栖动物创造了恶劣的条件(Marciniak and Cie?la, 1983; Vidhya et al., 2019)。上部剖面由冰后期棕色碎屑灰泥组成,沉积于显著温暖的气候条件下。这种转变使得底栖生物得以繁衍(Marciniak and Cie?la, 1983; Vidhya et al., 2019),林线从约 1200 米上升到 1500 米海拔,并稳定了斜坡(Libelt and Obidowicz, 1994; Obidowicz, 1996; Rybní?ková and Rybní?ek, 2006)。
冰后期山地湖泊是过去环境条件的宝贵自然档案。湖泊沉积物包含矿物成因物质、有机质和生物遗骸,记录了湖内和周围流域发生的过程。因此,冰后期湖泊中的沉积相可以作为过去环境和气候变化的敏感示踪剂(Battarbee, 2000; Cohen, 2003; Last and Smol, 2001)。然而,塔特拉山脉南侧湖泊中的沉积档案迄今未受关注,其中包含的环境信号仍然知之甚少。
2016 年至 2021 年间进行的综合古湖泊学研究旨在弥补这一空白。研究产生了大量新数据,为获得该地区冰盛期后历史的宝贵见解提供了机会。我们之前的试点研究(Dhavamani et al., 2022a, Dhavamani et al., 2022b)基于声学调查,揭示了研究湖泊底部地形、沉积相厚度及声学特性的显著变异性,这些特性被定义为声学单元。本研究在此基础上,提供了来自岩芯的湖泊相的详细特征,包括其粒度、矿物成分和化石遗骸。利用放射性碳测年,我们确定了已识别湖泊相的年龄和沉积速率,并记录了塔特拉山脉湖泊中纹泥沉积的首次出现。我们利用化石摇蚊和硅藻组合重建了其沉积期间的古环境,通过地形分析表征湖泊和流域形态计量学,并整合这些数据集以解释湖泊的沉积演化,并评估持续冰冻圈来源在维持纹泥形成中的可能作用。