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南极冰盖陆基与海基部分动力学差异及气候驱动机制研究。通过Prydz湾大陆架近海520万年沉积物地球化学重建，揭示陆基冰盖对轨道周期（特别是岁差极小）响应为主，而海基冰盖受全球海平面变化、海洋过程及夏季太阳辐射影响显著。新数据证实LGAISS陆基与海基部分存在轨道时间尺度动力学差异，需在冰盖模拟中分别考虑。
李武|大卫·J·威尔逊|王如健|肖文森|于迅|鲍闯|严斌
中国广东省湛江市广东海洋大学海洋与气象学院海岸海洋变化与灾害预测实验室，邮编524088
摘要
更好地理解南极冰盖（AIS）过去的动态行为对于改进未来海平面上升预测至关重要。以往的研究主要集中在冰盖的海洋部分（MBP），而陆地部分（LBP）对气候变化的响应仍不够明确。在本研究中，我们利用从东南极普里兹湾外海采集的沉积物岩芯中的新元素地球化学数据，重建了过去52万年间兰伯特冰川-阿默里冰架系统（LGAISS）的陆地部分和海洋部分的行为。我们的数据表明，这些沉积物主要来源于普里兹湾。沉积物中的固定元素对地表岩源的变化非常敏感，因此可以用来追踪LGAISS陆地部分的行为。相比之下，可移动元素与大陆架上古老化学风化沉积物的再循环有关，可用于研究LGAISS海洋部分的行为。LGAISS的海洋部分对多种驱动机制都很敏感，包括全球海平面变化、海洋过程和局部夏季太阳辐射，而陆地部分可能主要响应于冰期期间的轨道偏心率最小值。我们的新数据表明，LGAISS的陆地部分在轨道时间尺度上的行为与海洋部分不同，这一点应在模拟中予以考虑，以增进我们对冰盖动态的理解。
引言
东南极冰盖（EAIS）是地球上最大的冰盖，其海平面上升潜力约为53米（Fretwell等人，2013年），因此在持续全球变暖的情况下，其部分融化可能会显著加剧全球平均海平面上升（Blackburn等人，2020年；Cook等人，2013年；Wilson等人，2018年）。尽管人们对EAIS的关注日益增加，但由于不同区域的响应可能存在差异，其动态响应仍不确定（Golledge等人，2017a年；Morlighem等人，2020年）。因此，研究地质历史中EAIS特定区域的行为有助于我们了解其未来的变化。特别是第四纪晚期的冰期-间冰期循环是一个可行的研究目标，因为这一时期有全面的气候驱动因素和环境响应记录，包括大气成分、全球和区域气候以及海平面变化（例如，Jouzel等人，2007年；Lisiecki和Raymo，2005年）。因此，重建这一时期的EAIS动态有助于为冰盖模拟和未来海平面上升预测提供可靠的依据（Bakker等人，2017年；DeConto和Pollard，2016年；Edwards等人，2019年；Golledge等人，2015年；Shipboard-Scientific-Party，2001年）。
尽管已有许多关于第四纪晚期冰期-间冰期循环期间南极冰盖（AIS）动态的研究（例如，Carlson等人，2021年；Ge等人，2022年；Hillenbrand等人，2009年；Hillenbrand等人，2017年；Holder等人，2020年；Iizuka等人，2023年；Wang等人，2022年；Wilson等人，2018年；Wu等人，2021年），但这些研究主要集中在海洋部分，因为它们对海洋驱动的变化更为敏感（Carlson等人，2021年；DeConto和Pollard，2016年；Golledge等人，2017a年；Kingslake等人，2018年；Schoof，2007年；Wilson等人，2018年）。冰盖的海洋部分是全球海平面上升的重要贡献者，约占冰盖体积的三分之一，而剩余的三分之二是陆地冰（Fretwell等人，2013年）。然而，目前关于第四纪期间陆地部分动态变化的研究较少，现有研究主要集中在陆地冰碛记录和/或 Nunataks 地区的记录上，这些记录通常不连续且仅涵盖最后一个冰期循环（例如，Hall等人，2015年；White等人，2010年）。因此，我们对冰期-间冰期尺度上陆地部分变化的认识较为有限。
兰伯特冰川-阿默里冰架（LGAISS）系统起源于东南极中部的甘布尔采夫山脉（Taylor和McMinn，2002年），是东南极最大的出口冰川系统（Shipboard-Scientific-Party，2001年）。该系统的冰层厚度从查尔斯王子山以南的约2500米到阿默里冰架外海的约400米不等（Budd等人，1982年），约占冰盖总体积的15%（Hannah，2006年），相当于约8米的海平面上升（Fretwell等人，2013年）。我们之前的研究探讨了LGAISS整体的第四纪晚期动态行为，重点关注其海洋部分（Ge等人，2022年；Wu等人，2021年）。然而，LGAISS的流域大部分位于海平面以上，属于陆地冰盖，只有其中心部分延伸到海平面以下形成海洋冰川（Fretwell等人，2013年）。因此，LGAISS系统是研究东南极陆地冰和海洋冰行为的理想对象。
元素地球化学已被证明是表征源岩性质的有效工具，从而追踪沉积物来源和气候驱动的沉积物变化，这对于理解冰川动态至关重要（例如，Merlin等人，1991年；Nesbitt和Young，1982年；Pereira等人，2018年）。在这里，我们提供了过去52万年的新元素地球化学数据，这些数据来自在普里兹湾外海大陆架上采集的P1–2号沉积物重力岩芯。通过将这些数据与之前对该岩芯进行的沉积学、地球化学和矿物学分析结果结合起来（Ge等人，2022年；Wu等人，2017年；Wu等人，2018年；Wu等人，2019年；Wu等人，2021年），我们的目标是（1）开发反映LGAISS海洋和陆地部分动态的指标；（2）全面了解该系统在第四纪晚期表现出的动态行为。
部分内容摘录
地质与环境背景
普里兹湾位于南大洋的印度洋海域，是东南极周围最大的海湾，面积约为80,000平方公里。该海湾标志着兰伯特地堑的海侧端，这是一个长而相对较薄的海湾，其中包含了LGAISS（图1A）。这个冰川系统的特点是具有岩壁特征，并接收来自广阔流域的冰流（Fretwell等人，2013年；Pittard等人，2017年）。目前，LGAISS大约在500公里处与海底接触。
材料
本研究使用了2013-2014年中国南极科考队乘坐“雪龙号”船在东南极普里兹湾外海采集的624厘米长的沉积物重力岩芯ANT30/P1–02（P1–2）。岩芯P1–2位于普里兹海峡扇区下部边缘的大陆架上（图1），该沉积系统主要由LGAISS扩张期间从普里兹湾输送的沉积物形成。因此，它有效地记录了该地区的动态变化。
方法
在本研究中，我们报告了岩芯沉积物的整体元素地球化学特征。总共采集了312个样本，采样间隔为2厘米。样本用去离子水清洗以去除海盐，并在40°C下干燥以进行地球化学分析。每个样本约1克干燥沉积物被细磨，然后在600°C下灼烧2小时以测量失重率。灼烧后的样本与一系列中国和美国地质调查局的岩石和沉积物标准样品一起在浓酸中消化。
结果
岩芯P1–2沉积物的元素地球化学特征总结在表1中，表中显示了冰期和间冰期各种元素的浓度。总体而言，大多数元素的平均浓度在冰期略高于间冰期。这一发现适用于多个元素，包括Al、Ti、Fe、Mg和Rb（图2B-F和2J；注意坐标轴的方向相反）。
讨论
虽然沉积物的元素地球化学特征继承自源岩，但在沉积物形成、搬运和沉积过程中还受到其他多种过程的影响。水动力分选作用会在特定粒径范围内选择性地富集某些元素，而化学风化会影响易变元素和固定元素的浓度，前者会损失，后者则会相对富集（Guo等人，2018年；Guo等人，2021年；Lupker等人，
结论
在这项研究中，我们提供了来自东南极普里兹湾外海沉积物岩芯的高分辨率元素地球化学数据，以研究过去52万年间LGAISS不同部分的行为。主要结论如下：
（1）所研究的元素受到相似的粒径效应影响，在岩芯沉积物的粘土和细粉砂粒级中富集，而它们的比例对粒径效应的敏感性较低。
CRediT作者贡献声明
李武：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，资金获取，正式分析，概念构思。大卫·J·威尔逊：撰写——审稿与编辑，验证，资金获取，正式分析。王如健：资源获取，资金获取，数据管理。肖文森：撰写——审稿与编辑，资源获取，数据管理。于迅：撰写——审稿与编辑，研究。鲍闯：撰写——审稿与编辑，研究。严斌：撰写——审稿与编辑，研究。
作者声明
我们确认所有作者都同意手稿的最终版本，并声明其内容未在其他地方发表或正在考虑发表。所有作者都对论文的提交做出了实质性贡献。具体来说，L.W.提出了研究思路，设计了研究方案，分析了样本并撰写了手稿。D.J.W.共同设计了研究方案，并参与了讨论和撰写工作。R.W.和W.X.提供了样本和数据，并监督了研究过程。X.Y.
未引用参考文献
O'Brien和Harris，1996
致谢
我们感谢那些应我们的请求或通过在线存储库提供数据的作者，以及两位匿名审稿人的宝贵意见，他们的评论帮助我们显著改进了手稿。同时感谢第30次中国南极科考队的成员们采集沉积物的工作。还要感谢同济大学海洋地质国家重点实验室的Qiao Peijun博士在ICP-OES/MS分析方面提供的技术支持。LW和RW得到了
