晚更新世冰期旋回成因的南大洋机制及其对北极冰盖形成的启示

目前,学术界普遍认为南大洋对调节晚更新世冰期/间冰期大气二氧化碳分压(pCO_(2))变化发挥了重要作用。在晚更新世,冰期大气pCO_(2)比间冰期大气pCO_(2)下降约90×10^(−6)。而在约2.7 Ma,随着北极冰盖快速扩张(intensification of Northern Hemisphere Glaciation,iNHG),冰期旋回振幅增大,大气pCO_(2)也骤降。探究晚更新世冰期及iNHG时期大气pCO_(2)下降的原因,对构建完整的冰期旋回理论意义重大。本文综合晚更新世冰期南大洋北部的亚南极区(Subantarctic Antarctic Zone,SAZ)和南部的南极区(Antarctic Zone,AZ)的洋流、海冰、生产力等记录,分析了两个区域在晚更新世冰期可能的储碳机制,并结合iNHG时期各项地质记录,讨论南大洋洋流、碳储库在iNHG期间所发生的变化。结果认为,SAZ和AZ使冰期大气pCO_(2)下降的机制不完全相同,铁肥输入增强导致SAZ生物泵效率增强,增加了海洋固碳,而在AZ,深水通风减弱、海冰扩张、深海分层增强是加强深海碳封存的关键机制。同时,iNHG时期洋流、碳储库等记录表明,南源水向北大西洋、北太平洋深部显著扩张,南大洋海冰扩张,铁肥输入增强,太平洋碳储库增大,暗示iNHG时期南大洋机制可能是大气pCO_(2)下降的原因,直接造成了晚上新世北极冰盖的最终形成。