1 引言

作为西南极海洋冰盖三大冰流系统之一的阿蒙森海，近年来备受关注。该扇区冰川体积约7×105 km3，承担了西南极冰盖约35%的排泄量，是当前南极冰冻圈变化最为迅速的地区之一[1-2]。大量观测与研究表明，随着近半个世纪以来全球变暖与南大洋增温，温暖的绕极深层水上涌至阿蒙森海陆架，进而潜入沿岸冰架之下，导致该地区冰架迅速融化和解体，冰川以惊人的速度流失和后退，从而使全球海平面上升压力加大，人类生存面临巨大挑战[3-5]。

晚第四纪地球气候以冰期-间冰期旋回为特征，来自南极冰芯[6-7]和南大洋的一些海洋沉积物[8]记录也揭示南极气候具有类似的旋回变化。那么，当前发生在阿蒙森海地区的这种冰盖与海洋的快速变化能否在过去地质历史时期特别是晚第四纪的某些间冰期发生并留下沉积记录？在阿蒙森海陆架，前一次冰盖退缩记录可能被后一次冰盖扩张抹去，因而清晰的沉积记录主要集中在末次盛冰期以来或全新世以来，如Larter等[9]通过大量岩心及地球物理等资料分析，重建了末次盛冰期以来西南极冰盖的演化历史；Hillenbrand等[10]研究发现侵入该陆架的南极绕极深层水在过去10.4～7.5 ka间显著增强，是导致西南极冰盖快速退缩的重要原因。但是，有关末次盛冰期以前西南极冰盖的演化知之甚少，至今仍存在争议，直接证据少，如Scherer等[11]依据冰川基底沉积物中出现的硅藻和宇宙成因核素10Be的含量推断西南极冰盖内陆地区在距今1.3 Ma到750 ka期间曾是开阔大洋，间接说明更新世西南极冰盖可能发生过崩塌，但Hillenbrand等[12-13]基于海洋沉积岩心记录的研究认为，虽然西南极冰盖对于气候变化有着强烈的响应，但没有证据表明其在更新世曾发生过崩塌。因此，从西南极大陆边缘获取更多的直接证据，特别是长时间尺度的、连续的、高分辨率的沉积记录，对解决该地区第四纪冰期-间冰期冰盖演化及其动力机制、预测未来环境气候变化等具有重要意义。本研究基于对阿蒙森海西北部陆隆沉积速率较大的AMS01岩心的研究，探讨了MIS9期以来该地区冰盖与古生产力的旋回变化及其对气候响应的敏感性。

2 区域概况

阿蒙森海为西南极玛丽伯德地沿岸边缘海，位于100°～140°W之间，属南大洋太平洋扇区。阿蒙森海扇区冰川体积约7×105 km3，承担了西南极冰盖约35%的排泄量；若全部融化，可使全球海平面上升1.2～1.5 m[1, 14]。

阿蒙森海海底地形复杂，东部陆架宽阔，发育3条深水海槽，海槽南端较深，并与现代冰川相连接，在陆架中部汇合成较宽的海槽，至外陆架则变浅[15]（图1）。这些海槽系古冰川塑造而成，也成为现代陆架温暖绕极深层水上涌、输送和存储的重要场所[16]。125°W以西，陆架较窄，但槽脊相间的冰川成因地貌特征相似。陆架坡折以北，为陆坡和陆隆区，它们在110°～132°W之间较宽，向北西方向突出。

如图1所示，阿蒙森海及邻近的南大洋环流主要由向西流动的沿岸水系和向东流动的大洋水系组成。靠近阿蒙森海陆架坡折，发育向西流动的南极陆坡锋（Antarctic Slope Front，ASF），它是一个密度等值线倾斜区域，将温暖的亚热带水与南极洲隔离，从而限制了热量的向南输送，并使南极冰盖得以维持[17]。与此同时，受地形、风应力和跃层等因素的影响，相对温暖的绕极深层水穿越陆坡锋壁垒，上涌至陆架，沿陆架深槽向南流动，与陆架水团混合，形成变性的绕极深层水（Modified Circumpolar Deep Water，MCDW）[16, 18]；进而潜入沿岸冰架之下，使冰架底部发生融化，产生大量的冰融水。冰融水以及较冷的表层水总体向西流动，形成沿岸流（Coastal Current，CC），也有部分向陆架外缘流动[16]。陆坡锋以北，靠近罗斯海一侧受罗斯涡流（Ross Gyre，RG）影响[19]，靠近别林斯高晋海一侧受南下的南极绕极流南边界（Southern Boundary (SB) of Antarctic Circumpolar Current (ACC)）制约[20]；与此同时，南半球冬季海冰覆盖线（Winter Sea Ice, WSI）与夏季海冰覆盖线（Summer Sea Ice,SSI）同步向西南极靠拢[21]，在空间上与阿蒙森海和别林斯高晋海沿岸快速增温区[3]相对应。

3 材料和方法

3.1 材料

研究材料为中国第32次南极科学考察在阿蒙森海西北部陆隆AMS01站采集的重力柱状沉积物样品。岩心长 373 cm，取样位置为 72°18′14″S，135°2′42″W，取样水深为 3 812 m（图 1）。

AMS01岩心沉积物以陆源碎屑为主；CaCO3含量在0.97%～24.43%之间，平均为5.49%；生源硅含量在0.79%～4.93%之间，平均为2.71%，换算成蛋白石含量为1.69%～10.56%之间，平均为5.80%。依据深海沉积物命名法则，除MIS5期、MIS7期和MIS9期等大暖期层段出现少量含硅质和钙质黏土、含钙质黏土或含硅质黏土外，其他大部分层段沉积物属“黏土类”陆源碎屑沉积。

AMS01岩心地层剖面见图2，岩心自上而下可分为6层。

（1）0～23 cm：灰色黏土质粉砂为主，与下部褐色层呈明显接触，接触面较平直。质地不均匀，其中12～15 cm和22～23 cm见黑色砂质夹层；16～19 cm见砾石，大小约 3 cm × 2 cm × 2 cm。

（2）23～80 cm：褐色黏土质粉砂，质地较均匀，中部37～72 cm段褐色调较深。

（3）80～165 cm：总体为灰色或黄灰色黏土质粉砂、粉砂或泥，颜色与质地不均匀。上部80～145 cm段呈暗灰色，密度较大，含水量较低，其中87～95 cm处见黑色粉砂层，89～91 cm处见砾石，大小约2 cm ×1 cm × 1 cm；106～108 cm、129～131 cm 与 141 cm 处见宽窄不一的黑色粉砂夹层。下部145～165 cm为黄灰色泥，黏土含量增加，发育细小纹层或斑块。

（4）165～238 cm：褐色黏土质粉砂或泥，与上、下层呈渐变接触。上部165～191 cm段较下部191～238 cm段粉砂含量高，黏土含量低。

（5）238～340 cm：颜色与成分不均一，总体为灰色、灰黄色沉积夹浅褐色沉积。其中，238～286 cm段为灰黄色黏土质粉砂或泥，黄灰色粉砂夹黑色砂质条带；286～303 cm为浅褐色或黄褐色泥质沉积，与上下层呈渐变接触；303～340 cm为灰黑色斑纹沉积，其中黄灰色层以粉砂为主，黑色层以砂质粉砂为主，两者呈互层状。

（6）340～373 cm：黄褐色-褐色泥质沉积，向下褐色调加深，黏土含量大于60%，粉砂含量为30%～45%。

3.2 方法

以1 cm和0.5 cm为间距分别进行岩心颜色反射率和XRF元素扫描，同时分别以1 cm和4 cm等间距取样进行粒度和生物硅含量分析，挑选顶部沉积物样品进行有孔虫壳体的AMS14C测年。颜色反射率参数(a*与b*等)通过Minolta CM-700d手持式光谱光度计获得；XRF元素扫描使用瑞典COX公司的岩心X射线荧光扫描仪获得；沉积物粒度采用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪获得，样品上机测试前去除有机质、碳酸盐、生物硅并洗盐，仪器检测范围为0.02～2 000 μm，测量准确性99%，重复性误差小于0.1%；生物硅含量采用钼蓝比色法测定[22]；浮游有孔虫AMS14C测年在美国Beta实验室完成，测年结果用calib7.1软件和marine13曲线进行校正[23-24]，碳储库年龄取1 300 a[25]。除AMS14C测年外，其他各项分析在自然资源部第一海洋研究所完成。

3.3 年代框架

南极周边海域海水温度低，加之受冰融水等因素影响，沉积物中钙质壳少，有孔虫壳体的AMS14C测年与氧同位素地层建立通常十分困难。但另一方面，南极周边海洋沉积物呈环带状分布，特别是陆坡、陆隆等半深海沉积不受冰山刮蚀等影响，在地层上常表现出较好的连续性和可对比性。前人研究结果表明，阿蒙森海扇区陆坡、陆隆沉积层序具有明显的旋回性，特别是生源硅、Ba/Al比值等生产力替代指标、岩心磁化率与颜色反射率等指标表现出周期性变化，并与第四纪冰期-间冰期旋回相对应[12-13]。从AMS01岩心岩性特征来看，该岩心沉积旋回明显，只是与阿蒙森海及邻区浅表层沉积物[26]相比，可能因取样或其他原因，岩心顶部没有出现褐色富硅藻沉积层（大致对应于MIS1），类似现象亦见于前人研究的岩心中[13]。考虑到AMS01岩心所在的阿蒙森海西北部陆隆区位于当前南半球夏季海冰线(SSI)内，离玛丽伯德地沿岸冰盖和冰架距离不足300 km，每年的生产力季仅100 d左右[27]，海洋生产力特别是古生产力替代指标的变化可能会受到海冰等环境要素的影响，故此处采用常规的岩性地层对比与颜色反射率曲线、有孔虫AMS14C测年相结合的办法，确定AMS01岩心的年代框架见图2。

依据有孔虫壳体测年结果（表1），岩心表层0～2 cm 处的 AMS14C 年龄为（12 480±40） a BP，对应日历年龄为12.68 ka BP；20～22 cm处的AMS14C年龄为（18 860±60） a BP，日历年龄为 20.70 ka BP；推算出岩心上部0～23 cm段的日历年龄为12.28～21.5 ka BP，属MIS2期，与前面基于区域地层对比的推断相吻合，即岩心顶部缺失全新世褐色富硅藻沉积层。

岩心23～80 cm、165～238 cm、340～373 cm 为显著的褐色层，沉积物质地均匀，色度a*值大于7，粒度偏细；而80～165 cm、238～340 cm总体为灰色或杂色层，质地不均一，色度a*值小于7（286～303 cm除外），粒度偏粗，多见砾石，发育黑色砂质或粉砂质夹层或纹层；这种地层与颜色反射率的旋回变化不仅与阿蒙森海扇区前人研究结果[13]相吻合，同时与东南极威尔克斯地附近陆隆的IODP U1361钻孔结果[8]相一致。推断23～80 cm、165～238 cm、340～373 cm段褐色层为间冰期褐色富硅藻沉积，分别对应于MIS5期、MIS7期和MIS9期；80～165 cm和238～340 cm段为冰期灰色贫硅藻富冰筏碎屑沉积，分别对应于MIS6期和MIS8期。

在23～80 cm（MIS5期）褐色层内，亦有2个有孔虫年龄（表1）。其中，36～38 cm处有孔虫AMS14C年龄为（35 250±250） a BP，44～46 cm 处为（38 840±680）a BP，这两个年龄均超出了26 ka BP的日历年龄准确校正区间（或建议校正区间）[28-30]，不排除早期成岩作用如次生碳酸盐沉淀的形成使有孔虫年龄偏年轻；同时，测年层位距23 cm处的沉积间断面不远，沉积间断的形成使得它们长期停留在海底浅表层，受后期生物等扰动的可能性增大，亦可能使得测年数据偏年轻；故这2个年龄只作参考，不作为岩心年代控制点。从岩心颜色反射率a*值的变化来看，跨越23 cm处的沉积间断面，a*值增大，符合MIS2/MIS3、MIS4/MIS5的变化趋势；界面以下a*值变化整体上与LR04深海氧同位素曲线MIS5期的变化趋势相符，故认为MIS5期沉积尚保存完好，沉积间断对应的年龄区间大致为21.5～71 ka BP，即主要缺失MIS3-4期沉积。

在MIS8期中部286～303 cm处出现一个较薄的黄褐色或浅褐色层，其颜色明显浅于其他褐色层，推断其为MIS8期（冰期）内的一个次暖期（间冰阶）沉积，标记为MIS8b；其上、下层段则相应标记为MIS8a和 MIS8c。

基于上述岩心岩性地层界面得到各层段主要年龄控制点和沉积速率见表2。岩心年龄大致为 12～337 ka BP，属MIS2期至MIS9期。沉积速率的变化范围为0.97～3.36 cm/ka；其中，冰期沉积速率为1.31～3.36 cm/ka，间冰期沉积速率为0.97～1.35 cm/ka；沉积速率总体表现为冰期高、间冰期低，这与岩心沉积物以陆源碎屑为主的特征相吻合，其侵蚀、搬运、沉积与后面讨论的西南极冰盖发育和消长紧密相关。在该年代框架下，得到岩心颜色反射率a*的年代变化曲线见图2，其形态变化与LR04深海氧同位素曲线[31]和南极Dome C冰芯温差曲线[7]在冰期-间冰期时间尺度上基本吻合，说明岩心的年代框架总体较为合理。

4 结果与讨论

4.1 岩心粒度特征及其对区域冰盖演化的指示意义

4.1.1 岩心沉积物粒度特征及其制约因素

岩心沉积物粒度组成及主要参数的变化见图3。岩心沉积物以粉砂为主，黏土次之，砂含量变化较大，其福克定名以泥、粉砂、砂质粉砂为主。砂的含量范围为0～52.8%，平均值为5.31%，表现出冰期（MIS8期、MIS6期和MIS2期）高、间冰期（MIS9期、MIS7期和MIS5期）低的特点（图3b）。粉砂含量为32.83%～88.26%，平均值为55.95%；黏土含量为3.14%～66.43%，平均值为38.74%；两者变化趋势相反，但冰期-间冰期规律不太明显（图3c，图3d）。

在南极周边海洋沉积物中，陆源碎屑沉积主要通过冰川搬运入海，形成所谓的冰海沉积。冰川输运沉积物主要集中在其底部，它们大部分在冰盖着地线附近随着冰盖底部的融化及冰架下洞穴的形成和退缩而沉积，部分随着冰架底部的继续融化而在冰架下沉积，小部分随着冰架前缘崩解形成冰山以及冰山的搬运和融化而释放到海洋中，并在海流和生物等共同作用下逐渐沉积[32-33]。冰海沉积物通常粗细混杂，从冰盖着地线至南大洋季节性海冰区，陆源碎屑物质的搬运以陆源冰（包括冰盖、冰架、冰山）为主，海冰的搬运十分有限，但是越向外海，它们受海洋动力和生物作用等的改造程度就越大[33]。为了有效区分冰筏碎屑与正常海洋沉积，通常用粗碎屑组分如＞63 μm、＞125 μm、＞150 μm、＞250 μm 和＞2 mm（砾石）等粒级含量来表征冰筏碎屑的含量变化[32]。前人对阿蒙森海陆架多岩心粒度分析研究表明，125 μm是区分该地区沉积物受冰筏还是海洋影响的指示粒级，＞125 μm粒级受冰筏影响显著，而＜125 μm粒级碎屑受海洋影响显著[34]。从AMS01岩心粒度分析结果来看，125 μm同样是区分该岩心受冰筏还是海洋影响的敏感指示粒级。如图3所示，AMS01岩心中，砂含量与＞125 μm粗组分含量的变化基本相似（图3b，图3e），它们在MIS2期、MIS6期和MIS8期等冰期含量高，在MIS5期、MIS7期和MIS9期等间冰期含量低。与此同时，冰期和间冰期内冰筏碎屑含量也有细微的变化，如MIS8b间冰阶与MIS7.5、MIS7.3～7.1、MIS5.5等大暖期相似，砂与＞125 μm颗粒含量低；MIS7.4和MIS5.4～5.1等南极显著降温期，砂和＞125 μm等粗颗粒含量也有不同程度的升高。

粉砂与黏土是构成正常半深海-深海沉积物的优势粒级[32]。其中，10～63 μm之间的粗粉砂粒级因在海水中不发生黏连，可以被海流搬运和分选，称为可分选粉砂（sortable silt，SS），其含量的高低和平均粒径的变化可用来指示古海流流速的变化[35-37]。如图3f、3g所示，AMS01岩心中可分选粉砂含量的变化范围为12.48%～86.76%，平均值为35.92%；其含量与平均粒径的变化趋势十分相似，含量高的层位平均粒径也同步增大。与此同时，黏土含量与可分选粉砂含量呈显著负相关，其相关系数R为-0.95（图4a），说明随着阿蒙森海西北部海隆区海流特别是底流的增强，沉积物的分选越趋明显，导致粗粉砂含量增加，黏土含量降低。有意思的是，AMS01岩心中可分选粉砂含量与＞125 μm冰筏碎屑含量相关性很弱（图4b），可见虽然冰川是该地区陆源物质的主要供应链，但冰筏碎屑物质入海后受海流的分选和改造有限，陆源冰与底流对沉积物的搬运和改造在空间上没有出现明显分异。如图3所示，岩心可分选粉砂粒级含量的峰值区主要出现在MIS8c、MIS8a、MIS6和MIS2期，期间冰筏碎屑含量高，相应层段常出现暗色粉砂或砂质粉砂夹层，推测冰盖扩张到陆架坡折处，冰川融水的周期性或脉冲式排放导致陆坡和陆隆区底流增强，从而对冰川成因沉积物的分选与改造有一定影响。前人在阿蒙森海陆坡上部发现大量的海底冲沟，并推测其为携带沉积物的冰下融水排泄引发高密度流，进而侵蚀海底所致[38]；该现象从侧面支持了盛冰期冰盖扩张到陆架坡折时，不仅将其携带的大部分沉积物在着地线附近卸载下来，同时通过冰融水的排放、高密度重力流或羽状流的形成等对沉积物起到了再搬运和分选作用。与此同时，AMS01岩心即使现在也位于南半球夏季海冰线(SSI)内，推测冰期该位置常年为密集的海冰所覆盖，甚至距离当时的冰架前缘也很近，冰山密集度较大，粗颗粒冰筏碎屑不仅有来自冰山的贡献，也可能通过重力流等对着地线附近类冰碛物进行再搬运。正是由于上述多种沉积作用在空间上的叠置，使得AMS01岩心沉积物中冰筏碎屑组分与可分选粉砂组分很难有效分离，但整体反映了冰盖近源沉积的特点。MIS7.3～7.1期，冰筏碎屑含量低，陆隆可能接近正常半深海沉积环境，但可分选粉砂含量高，平均粒径增大，底流有增强迹象。

4.1.2 MIS9期以来阿蒙森海西北部沿岸古冰盖演化

AMS01岩心所处位置离玛丽伯德地沿岸冰架和冰盖距离不足300 km，所毗邻的陆架宽不足100 km，在晚第四纪冰期-间冰期气候波动过程中，冰盖的扩张和退缩比较容易影响到陆隆区沉积。前人研究表明，阿蒙森海陆架存在大量古冰川侵蚀作用形成的沟槽，槽内薄层冰海沉积覆盖于冰碛物之上，这种底形、沉积不整合以及AMS14C测年等资料表明，末次盛冰期冰盖曾到达外陆架或陆架坡折处[9, 39-40]。根据Larter等[9]重建的末次盛冰期以来阿蒙森海与别林斯高晋海的古冰盖地理图，125°W以西陆架较窄，25 ka BP（末次盛冰期）冰盖着地线大体位于陆架坡折处，至20 ka BP退缩也不明显，快速的退缩主要发生在20～10 ka BP之间，而10 ka BP之后退缩幅度不大。据此推断，阿蒙森海135°W附近海岸，冰盖自MIS9期以来不仅发生了几次大的扩张和退缩，也经历了多次较小的进退。MIS9期的大暖期时，南极气候可能与现代相当，冰架和冰盖的分布也与现在差不多，或略微向南，形成的岩心沉积物冰筏碎屑含量极少。其后，随着南极及全球性降温，阿蒙森海西部地区冰盖开始缓慢积累，并向外陆架扩张；至MIS8c（303～292 ka BP）时，已大体扩张到陆架外缘坡折处，冰盖近源沉积、冰山沉积及冰融水、高密度流等共同作用，使得该时期形成的沉积物冰筏碎屑含量高，可分选粉砂含量也高，同时发育砂质或粉砂质夹层或条带。至 MIS8b（292～279 ka BP），南极气温回暖，大致与MIS5.3期相当，阿蒙森海西部沿岸冰盖出现退缩，着地线可能位于陆架中部，相当于15 ka BP左右位置[9]。MIS8a期（279～245 ka BP），气候再次回到冰期极冷状态，冰盖大幅扩张回到陆架坡折处，沉积环境大体与MIS8c期类似。至MIS7期，气候变暖，冰筏碎屑含量变化显示该地区冰盖经历了MIS7.5期的大规模退缩、MIS7.4期的明显扩张和MIS7.3～7.1期的显著退缩；MIS7.3～7.1期可分选粉砂含量高，说明该时期底流较强，尽管其气温明显不如MIS7.5期温暖，但海流的影响相对较强。至MIS6期，南极气候持续偏冷，冰盖扩张并基本维持在陆架坡折附近。MIS5.5期，全球进入末次间冰期大暖期气候，全球平均海平面比现代高6～9 m，北半球冰盖除格陵兰外可能几乎融化殆尽[41]，但无法提供该部分多余的海水，越来越多的学者认为它们可能主要来源于西南极冰盖的崩解和融化[42]；阿蒙森海沿岸冰盖作为西南极冰盖最脆弱的部分，其时可能大幅向现在的内陆地区退缩。至MIS5.4～5.1期，南极气温虽然温暖，但较MIS5.5期峰值要冷大约10℃[7]，该时期沉积物冰筏碎屑含量升高，推测阿蒙森海西北部海岸冰盖又开始扩张，可能到达陆架中部。MIS4期至MIS2期，南极气温有小幅波动，但总体要比现在低6℃以上[7]，阿蒙森海地区冰盖大体维持在外陆架至陆架坡折处，该时期岩心沉积物冰筏碎屑含量较高，并出现了长时间的沉积间断；从沉积速率推断，该沉积间断可能厚达数十厘米至1 m左右，其形成是否与陆坡-陆隆区海底冲沟的发育有关[9]，值得进一步研究。

4.2 岩心古生产力特征及其对环境、气候变化的响应

4.2.1 岩心古生产力替代指标及其制约因素

海洋生物生产力或古生产力因与海冰、气候等密不可分，是古海洋学研究的重要内容之一，多种替代指标可从不同角度反映南大洋古生产力的变化[43-46]。作为高纬度海洋，硅质浮游植物的生长及其壳体在沉积物中保存十分普遍，因而生源硅含量是最直观的古生产力替代指标[12, 43]。AMS01岩心沉积物中生源硅的含量在0.79%～4.93%之间，平均值为2.71%(图5b)，生产力总体偏低，这与岩心位处南半球夏季海冰线 (SSI)内有关（图 1）。如图5a、5b所示，AMS01岩心生源硅的旋回变化十分明显，呈现出冰期低、间冰期高的特点，前者通常低于2.5%，后者则介于2.5%～4.9%之间。冰期期间，MIS6期变化平缓，但MIS8期呈现出明显的低-高-低变化，可分别对应于MIS8c、MIS8b和MIS8a，其中MIS8b为相对温暖的间冰阶，其时南极气温较MIS8c段回升约1℃，较MIS8a段高约2℃[7]。间冰期内，MIS5期仅检测到一个明显的峰，但MIS7期检测到两个明显的峰，大体对应于MIS7.3～7.1期和MIS7.5期。

海洋中硅质生物生产力以生物成因蛋白石和有机质等形式输出、沉降并在沉积物中保存下来，该过程又与海水和沉积物中硫酸钡晶体的形成和赋存状态紧密相关，因此沉积物的Ba/Al值可从地球化学角度而色度参数b*可从光谱角度有效指示古生产力的变化[43-46]。与实测生源硅的数据不同，Ba/Al比值和色度b*值可以通过扫描实现对古生产力的高分辨率研究。如图5c、图5d所示，AMS01岩心Ba/Al比值和色度b*值的记录表现出连续、平滑、高分辨率的旋回变化，它们在冰期低、间冰期高，在冰期和间冰期内也呈现出不同程度的波动，且与南极Dome C冰芯气候变化旋回具有很好的对应关系。间冰期，Ba/Al比值高达3.5～5.7，极大值由高到低依次出现在MIS7.3～7.1期、MIS9期、MIS5.5期、MIS7.5期；冰期，Ba/Al比值低，在0.9～2.9之间平稳波动，但在MIS8b间冰阶（292～279 ka BP）出现异常高值，最高可达3.4，几乎与间冰期持平。如图5d所示，AMS01岩心色度b*值与Ba/Al比值的变化趋势十分相似，它在冰期低于7，间冰期为7～10；但与Ba/Al比值相比，间冰期色度b*的峰值相对平缓，MIS9期、MIS7期、MIS5期的色度b*与MIS8b间冰阶大体持平。上述3个古生产力替代指标相比，生源硅与Ba/Al比值分析结果基本一致，如果有高精度的取样为保证，直接测量生源硅可能效果更好；色度b*值对冰期-间冰期变化十分敏感，但对相对温暖的间冰期内部气候的细微变化反映不如其他两个指标敏感。

4.2.2 MIS9期以来阿蒙森海西北部陆隆区古生产力演化及其环境、气候响应

研究区位于西南极大陆边缘，受冰盖、冰架、海冰、海洋、大气、生物等多圈层相互作用影响，控制海洋生产力及其埋藏的因素较为复杂。海洋表层生物生产力的高低主要受海冰覆盖状况、温度、光照条件、水体通风状况和表层水营养盐水平等的影响[43, 47]。海冰覆盖状况不仅直接影响生产力，还通过对混合层深度、营养盐供应以及光照条件等其他因素的影响对生产力产生间接影响[48-49]。AMS01岩心所在陆隆区现在位于南半球夏季海冰线(SSI)内，每年的生产力季仅100 d左右，年初级生产力仅7～29 g/(m2·a)(以C计) [26-27]，一年之中70%以上的时间几乎为0生产力状态，因而其年平均总生产力低，导致埋藏生产力低，这与岩心沉积物中生源硅含量小于5%的特征相吻合。从上述生源硅、Ba/Al比值以及b*值等多种指标分析来看，尽管AMS01岩心位置偏南，全年海冰覆盖度大，海洋生产力不高，但是它们在晚第四纪冰期-间冰期的旋回变化依然十分显著。结合前文依据粒度对沉积环境的反演结果，MIS9期的大暖期，南极气候与现代相当，推测冰架和冰盖的分布与现在差不多，每年的生产季为100 d左右，形成的岩心沉积物冰筏碎屑含量极少，古生产力相对很高。随后，南极气候变冷，阿蒙森海西部地区冰盖开始积累，并向外陆架扩张，至MIS8c（303～292 ka BP）时已达陆架坡折附近，陆隆区成为近冰盖/冰架沉积环境，海冰与冰山密集，底流较强，生产力季短促，沉积物中冰筏碎屑含量高，可分选粉砂含量高，古生产力低。至MIS8b（292～279 ka BP），阿蒙森海西部沿岸表现为明显的间冰阶气候，冰盖明显退缩，海冰减弱，海洋生产力提高，形成的岩心沉积物冰筏碎屑含量低，古生产力指标高。MIS8a（279～245 ka BP），气候再次回到冰期极冷状态，冰盖再次大幅扩张至陆架坡折，冰筏与底流增强，生产力降低。MIS7期，古生产力指标佐证了该地区气候经历了大暖期（MIS7.5）-冷期（MIS7.4）-暖期（MIS7.3～7.1）的起伏，冰筏碎屑含量揭示该地区冰盖经历了MIS7.5期的大规模退缩、MIS7.4期的明显扩张和MIS7.3～7.1期的明显退缩。至MIS6期，南极气候持续偏冷，该时期沉积物冰筏碎屑含量一致偏高，古生产力指标偏低，说明冰盖扩张并基本维持在陆架坡折附近，陆隆区为典型的近冰盖/冰架沉积环境，海冰与冰山密集，底流较强，生产力低。MIS5.5期，AMS01岩心冰筏碎屑含量低，阿蒙森海沿岸冰盖可能大幅向内陆地区退缩，古生产力高，大体与末次间冰期大暖期气候相对应；至MIS5.4～5.1期，南极气温虽然温暖，但较MIS5.5期气候显著变冷，冰筏碎屑含量升高，推测研究区冰盖又明显扩张，古生产力指标特别是Ba/Al比值逐渐降低。MIS4期至MIS2期，南极气温比现在低数度[7]，阿蒙森海地区冰盖扩张并大体维持陆架坡折附近[9]，沉积物中冰筏碎屑含量较高，古生产力水平较低，陆坡区冰碛物和冰融水的直接排放等有利于海底高密度流或重力流的形成，导致海底侵蚀，冲沟发育[9]，部分沉积层缺失。

5 结论

（1）晚第四纪MIS9期以来，阿蒙森海西北部陆隆AMS01岩心岩性地层、粒度组成、冰筏碎屑含量及古生产力替代指标表现出明显的冰期-间冰期旋回变化特征。

（2）MIS8c、MIS8a、MIS6、MIS2等冰期，阿蒙森海沿岸冰盖向外海扩张，陆隆区转变为近冰盖沉积环境，冰山、海冰密集，底流增强，沉积速率较大，冰筏碎屑含量高，海洋生产力显著降低。MIS9、MIS7和MIS5等间冰期，该地区冰盖大幅向南退缩，岩心位置接近夏季海冰边缘，沉积速率较小，冰筏碎屑含量降低，海洋生产力显著增加。

（3）冰期、间冰期内，冰盖与古生产力也有不同程度的波动；特别是MIS8b期发育浅褐色间冰阶沉积，冰筏碎屑含量低，生产力水平与间冰期基本持平，说明阿蒙森海地区冰盖、海洋对气候变化的响应比东南极地区敏感。

致谢：感谢中国第32次南极科学考察队特别是海洋地质工作组(刘乐军、李云海、赵仁杰、孙烨忱、徐晓晖)和地球物理工作组等为样品的采集付出了艰辛的劳动；感谢极地沉积物样品库提供样品；感谢自然资源部极地考察办公室、中国极地研究中心及“雪龙”号给予的全方位支持。

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