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古湖泊沉积序列揭示冰期后气候与环境演变，基于波兰Suwallski湖区两代湖泊的泥炭和矿物沉积研究，结合气候代数重建、碳定年及多指标分析，发现冰消期DIBs融化导致地形重塑，气候变冷（B?lling-Aller?d）引起开放水域沉积，回暖（B?lling早期）促进泥炭发育，晚冰期至全新世过渡存在冷事件。
乔安娜·里切尔（Joanna Rychel）| 罗伯特·索科沃夫斯基（Robert Soko?owski）| 莫妮卡·尼斯卡（Monika Niska）| 乔安娜·米罗斯瓦夫-格拉博夫斯卡（Joanna Miros?aw-Grabowska）| 米莱娜·奥布雷姆斯卡（Milena Obremska）| 马特乌什·普沃琴尼克（Mateusz P?óciennik）| 奥黛尔·佩龙（Odile Peyron）| 托米·P·卢奥托（Tomi P. Luoto）| 马特乌什·克拉姆科夫斯基（Mateusz Kramkowski）| 维奥莱塔·贝尔拉约利（Violeta Berlajolli）
波兰地质研究所 – 国家研究机构，地址：Rakowiecka 4 Str., 00-975, 华沙, 波兰
摘要
在波兰东北部的苏瓦尔基湖区（Suwa?ki Lakeland），研究人员记录了两代古湖泊的形成过程。通过对湖泊沉积物进行多指标分析以及14C和OSL测年，发现了这两个时期的特征。较老的湖泊系统形成于逐渐融化的冰块（DIBs）之间，并在阿勒罗德期（Aller?d）末期最终被矿物沉积物覆盖。较新的湖泊系统则形成于冰块完全融化之后，记录了从阿勒罗德期末到全新世（Holocene）期间的环境变化。在阿勒罗德期/年轻干期（Younger Dryas）交界处，沉积方式发生了变化——从泥炭沉积转变为开阔水域沉积，这是由于地下排水减少和地下水位上升所致，可能源于深层季节性冻结或永久冻土的重新堆积。从年轻干期到全新世的过渡阶段，沉积方式再次转变为泥炭沉积。湖泊变浅主要是由于气候变暖所致。通过摇蚊（chironomids）和花粉数据重建了7月平均气温及年平均气温：B?lling期夏季气温较低，季节性温差较大；而在年轻干期则出现了明显降温。在B?lling期初期，冰川消退过程中年气温相对较低，但温暖的夏季条件加速了永久冻土的融化。GI-1c2指标的波动也反映了这一变化。年轻干期早期的夏季较为寒冷，直到全新世开始时气温逐渐升高，但年轻干期/全新世过渡期的季节性温差更大。年轻干期的植被组成具有明显的区域特征，尤其是刺柏灌木以及草本植物的广泛分布。年轻干期后期出现的云杉可能是再沉积的结果，也可能是冰期内气候变化的影响。利波沃2号剖面（Lipowo 2 profile）中的全新世沉积物也显示了11.4千年前的首次寒冷事件。
引言
冰盖的边缘区域具有高度动态性，这主要是由于冰流的活动以及其间冰层移动较慢、厚度较大的区域存在。冰流运动的不对称性导致了其范围和冰川消退时间的差异（Kamb, 2001; Szuman et al., 2021）。冰流停止移动后，冰块通常会以块状形式分解，形成大量冰块（DIBs），这些冰块之间形成了短暂存在的冰川洼地。在这些洼地中，主要沉积了矿物物质；但在适宜的环境条件下，也会沉积有机物质（Rychel et al., 2023）。冰块融化的速度不仅受气候条件影响，还受基底岩石类型、地下水位和排水状况等局部因素影响。这些因素的相互作用导致冰块消失的时间和过程不均匀。在中欧地区，最后一次斯堪的纳维亚冰盖（SIS）的消退过程始于晚全冰期（Late Pleniglacial，约18-16千年前），并持续到早全新世（B?aszkiewicz, 2011）。
现有的冰块大多成为地形中的凸起部分或填充了深部的冰下通道。冰块的消失导致了地貌的显著变化（Parizek, 1969; Iannicelli, 2003; Evans, 2009）。这一现象表现为原有洼地的消失以及新洼地的形成。
本研究以波兰东北部苏瓦尔基湖区为例，探讨了斯堪的纳维亚冰盖消退的过程（图1）。研究区域位于冰盖的南部边缘（Punkari, 1997; Hughes et al., 2016）。根据现有资料，该地区在最后一次冰川作用期间的波美拉尼亚阶段（Pomeranian stage）一直被冰覆盖（Tylmann et al., 2022）。该地区发现了许多无排水功能的洼地，这些洼地形成于冰块融化之后（Krzywicki, 1995）。这些洼地通常规模较小，其中含有有机沉积物，为了解晚冰期和全新世期间的环境变化提供了重要信息（Miros?aw-Grabowska et al., 2015; Fi?oc et al., 2024; Karasiewicz et al., 2024）。值得注意的是，在由冰块融化形成的丘陵中还发现了湖泊沉积物（Rychel et al., 2023），这表明冰块的消失可能经历了两个阶段。将古环境记录与这两个阶段的盆地发展相结合，有助于重建多种因素，包括植被、古温度、冰块消失的速度和时间以及湖泊的营养状况。
在波兰东北部的利波沃（Lipowo）地区发现了两代这样的湖泊系统（图1）。较老的湖泊系统形成于逐渐融化的冰块之间，并在阿勒罗德期末被矿物沉积物覆盖；较新的湖泊系统则形成于冰块完全融化之后。两者之间的距离约为150米，为比较它们的形成时间和环境条件提供了独特机会。通过对这两代古湖泊的多学科研究，我们确定了以下研究目标：i) 确定冰块融化后形成的两个封闭盆地的形成和消失时间；ii) 确定冰块最终消失的时间及研究区域的地形变化；iii) 重建这些湖泊系统运行期间的古环境。
区域背景
研究区域位于波兰东北部苏瓦尔基湖区的中心地带（Solon et al., 2018; Richling et al., 2021, 图1A）。地表向南东南方向倾斜，地形起伏较大，5公里半径内的最大高差超过60米。北部Szypliszki地区的最高点海拔为241.6米，东北部的Szelment Wielki湖（197.4米）和西南部的洼地也是地形高点。
材料与方法
研究在利波沃附近的两个地点进行。2020年，在Lipowo 1号地点进行了初步调查（坐标：54°12′ 33.07″N; 23°2′ 18.55″E）；2021年，在Lipowo 2号地点进行了钻探（坐标：54°12′ 28.11″N; 23°2′ 27.428″E）。
在Lipowo 1号地点，研究人员进行了多项分析，用于重建晚全冰期至晚冰期的气候变化（Rychel et al., 2023），包括岩石学、花粉分析、枝角类动物（Cladocera）研究及稳定同位素分析。
结果
指标分析详细揭示了营养状态、温度、水位和pH值的变化情况。
湖泊发展阶段
从最后一次冰期结束到全新世开始期间，研究区域内存在两代湖泊。后冰期地形的形成始于最后一次冰期的波美拉尼亚阶段结束时期，即约17,000年前（Tylmann et al., 2022）。研究区域的地形特征包括多处的丘陵以及小洼地中的有机沉积物。
结论
通过对两代湖泊沉积物的多指标分析，我们获得了从最后一次冰期结束到全新世开始期间的环境变化全景。放射性碳测年和生物地层学研究有助于构建连贯详细的地层模型。温度变化的重构基于两种独立的数据来源。冰块对地形形成的影响也被充分考虑。
作者贡献声明
乔安娜·里切尔（Joanna Rychel）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目管理、方法论制定、调查实施、资金申请、数据管理及概念框架构建。罗伯特·索科沃夫斯基（Robert Soko?owski）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、资源协调、方法论制定、数据管理及概念框架构建。莫妮卡·尼斯卡（Monika Niska）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、资源协调、方法论制定、数据分析及数据管理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢匿名审稿人的建设性意见和帮助。本研究得到了波兰科学与高等教育部（Ministry of Science and Higher Education）的支持，并在波兰地质研究所（Polish Geological Institute - National Research Institute）完成。
