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  • CN 62-1091/P
  • ISSN 1001-8166
  • 月刊 创刊于1986年
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地球科学进展, 2019, 34(6): 618-628 doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2019.06.0618

综述与评述

海因里希事件与类海因里希事件

刘景昱,, 方念乔,

中国地质大学(北京)海洋学院,北京 100083

Heinrich Events and Heinrich(-like) Events

Liu Jingyu,, Fang Nianqiao,

School of Ocean Sciences, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China

通讯作者: 方念乔(1949-),男,湖南岳阳人,教授,主要从事海洋地质学、大地构造学和第四纪地质学研究. E-mail:fangnq@cugb.edu.cn

收稿日期: 2019-01-07   修回日期: 2019-04-22   网络出版日期: 2019-07-01

基金资助: 中国大洋矿产资源研究开发协会项目“合同区海山形成演化及铁锰矿床成矿模型研究”.  DY135-C1-1-06

Corresponding authors: Fang Nianqiao(1949-), male, Yueyang City, Hu'nan Province, Professor. Research areas include marine geology, tectonics and Quaternary geology. E-mail:fangnq@cugb.edu.cn

Received: 2019-01-07   Revised: 2019-04-22   Online: 2019-07-01

作者简介 About authors

刘景昱(1991-),男,河北沧州人,博士研究生,主要从事沉积学与古海洋学研究.E-mail:jyliucugb@yeah.net , E-mail:jyliucugb@yeah.net

摘要

北大西洋冰筏碎屑(IRD)带内的沉积物中存在表征剧烈气候突变的冰筏碎屑层,它们通常被认为是末次冰期的海因里希事件和末次冰期之外的类海因里希事件的产物。在(类)海因里希事件发生期间,地球大气圈、海洋圈和冰冻圈在千年尺度上发生强烈的相互作用,并对全球气候产生了深远影响。近30年来关于海因里希事件及其远程响应的研究成果丰硕,目前更加聚焦于(类)海因里希事件的触发机制,以及寻找识别事件的代用新指标等方面。同一研究区内类海因里希事件在深海氧同位素阶段(MIS)16期间的首次出现,是中更新世转型之后重大的标志性气候机制的启动事件,对其研究可能需要引入与特大冰盖和长期冰期相关的新的冰盖动力学模式,当前正在形成新的研究热点。

关键词: 海因里希事件 ; 类海因里希事件 ; 冰筏碎屑 ; 碎屑碳酸盐物质

Abstract

Ice-raft debris layers in the North Atlantic sediments of IRD belt characterize abrupt climate variability, corresponding to Heinrich events during the Last Glacial and Heinrich(-like) events beyond the Last Glacial. During Heinrich/(-like) events, the Earth's atmosphere, hydrosphere and cryosphere interacted strongly on the millennial-scale and had a profound impact on the global climate. In more than 30 years of continuous research on Heinrich/(-like) events and their remote response, the results have been more focused on the trigger mechanism and the new distinguished proxies of Heinrich/(-like) events. The first occurrence of Heinrich/(-like) events in IRD belt during MIS 16 was the initiation of a major landmark climate mechanism after MPT. The research on Heinrich/(-like) events may require a new ice sheet dynamics model related to the large ice sheet and the long-term ice age, which is forming a new hot topic.

Keywords: Heinrich events ; Heinrich(-like) events ; Ice-rafted debris ; Detrital carbonate.

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本文引用格式

刘景昱, 方念乔. 海因里希事件与类海因里希事件. 地球科学进展[J], 2019, 34(6): 618-628 doi:10.11867/j.issn.1001-8166.2019.06.0618

Liu Jingyu. Heinrich Events and Heinrich(-like) Events. Advances in Earth Science[J], 2019, 34(6): 618-628 doi:10.11867/j.issn.1001-8166.2019.06.0618

1 引 言

在北大西洋被记录为异常冰筏碎屑(Ice-Rafted Debris,IRD)沉积的海因里希事件,是近年来古气候和古海洋学界关注的重点。海因里希事件是IRD沉积代表的寒冷气候事件的极端表现,因此是研究气候突变的典型案例。IRD是指夹带在浮冰中的碎屑物质和浮冰一起随洋流漂移,当浮冰融化时,碎屑物质被释放到海水中并沿水柱沉降在海底,形成IRD沉积[1]。它们的出现受到海表层水温度(Sea Surface Temperature,SST)、海洋洋流和碎屑物源区的控制,是记录冰盖演化和揭示气候急剧变化的机制和原因的古海洋学指标[1,2]。IRD的沉积问题直接体现了冰川发育的程度、过程、效应与机理,其在北大西洋地区关于“古海洋与古气候”的主题研究中,属于特色鲜明、意义重大的关键环节之一。正是由于IRD有着如此重要的研究意义,对于海因里希事件的研究在古海洋学界方兴未艾的现象也就不足为奇了。本文旨在综述海因里希事件与类海因里希事件的研究历史与进展趋势,为进一步讨论其机制及提取代用指标提供思路。

2 海因里希事件的发现与命名

2.1 海因里希事件的发现

1988年Heinrich[3]在北大西洋东部Dreizack海山附近的3个沉积物岩心中(位于47°N,19°W附近),发现在末次冰期期间存在多次粗颗粒碎屑(180 μm~3 mm)含量突然增多的现象,通过将岩屑颗粒与总的沉积物颗粒(包括生源有孔虫)作对比,得到了具有极高岩屑百分比的层位(接近100%)(图1)。在粗颗粒碎屑含量增加的同时,代表较冷环境的极地有孔虫种Neogloboquadrina pachyderma(左旋)比例相对增多,可能意味着末次冰期发生了数次大量浮冰倾泻进入北大西洋的事件。Heinrich[3]利用氧同位素曲线和火山灰层对上述事件进行初步定年,发现每个粗颗粒层出现周期为(11 000±1 000) a,其主要发生时间段约为13,23,32,48,59和71 ka BP。

图1

图1   Heinrich发现的3个岩心剖面中粗颗粒IRD层位及其粗略的年龄(据参考文献[3]修改)

Fig. 1   The coarse-grained IRD layers in three deep-sea sediment cores discovered by Heinrich and their rough age (modified after reference [3])


2.2 海因里希事件的命名

为了证实这些事件,Broecker等[4] 对DSDP 609站位末次冰期的沉积物岩心进行了间隔1 cm取样的高分辨率研究,并利用AMS 14C测年结合沉积速率外推定年法,得到了前5次“粗颗粒层”的年龄分别为15,20,27,40和50 ka BP,并首次将这种IRD的异常事件称为“海因里希事件”。他们还指出富含砂粒(>150 μm)的“海因里希层”代表了有孔虫丰富的深海沉积物向以粗砂粒为主的深海沉积物的明显转换,其中海因里希层1,2,4和5含有碎屑石灰岩和白云岩,而在它们层间的沉积物中不存在碎屑石灰岩和白云岩[4]

Bond等[5,6,7]通过对DSDP 609,HU75-55,V23-81和V23-16等站位岩心的IRD矿物组成、岩屑物质和有孔虫沉积通量的研究,经过V23-81和V30-101K站位岩心AMS 14C测年的修正,最终确定事件的年龄依次是14.3,21.0,28.0,35.5,46.0和69.0 ka BP,证实了“海因里希层”与劳伦泰德冰盖,尤其是与哈德逊海峡冰川之间的联系[7]。Broeoker等[4]和Bond等[5]的研究极大地推动了海因里希事件的研究发展,并确定了在与北大西洋流和“Ruddiman’s IRD带”大致吻合的一个带内(图2),存在高岩屑百分比或高磁化率的相关层位。在末次冰期期间,这些层一般被认为是在6个短暂的时间间隔内出现,从最年轻到最老被标记为“H1”~“H6”[4,5,6,7]

图2

图2   海因里希层/事件研究的岩心位置简图(据参考文献[8]修改)

Fig. 2   Core sites of the Heinrich layers/events studies(modified after reference [8])

实线圈出末次冰期的IRD高通量区为“Ruddiman’s IRD带”

Solid lines indicate high IRD flux area during LGM which called as “Ruddiman’s IRD Belt”


3 海因里希事件中碎屑碳酸盐层的特殊意义

在北大西洋的海因里希层中存在丰富的碎屑碳酸盐物质(Detrital Carbonate,DC)的异常(H1,H2,H4和H5)。Bond等[5]发现DSDP 609站位岩心中的海因里希层含有20%~25%的碳酸盐物质,这种物质组成与冰期中其余IRD组成(石英、长石或者黑色的火山玻璃)明显不同。他们认为末次冰期以来北美冰盖大幅度发育,导致冰盖裂解形成大量的冰山,冰山流从拉布拉多海快速增加,这些冰山含有大量的DC。因此,海因里希事件有了更加明确的含义,就分散的冰筏碎屑层而言,海因里希层限于具有与哈德逊海峡/哈德逊湾来源相关的诊断矿物(即DC:特别是白云岩)和地球化学特征的沉积物层[1,8,9,10]

1993年,Bond等[5]Nature上发表了1篇极具影响力的论文,认为海因里希事件可以与新的格陵兰冰芯记录联系起来,在文中明确使用了“气候”一词。这篇论文在与海因里希事件有关的文献中引用最多,代表了从以前沉积物/物源的关注点到大气和海洋相互作用环节的根本转变。特别是该论文将海因里希事件的发生置于格陵兰冰芯记录的快速同位素振荡(Dansgaard-Oeschger,D-O循环)的背景下。Bond等[5,11]指出,毫无疑问,在H1,H2,H4和H5期间排放的大量浮冰需要冰川过程,可能涉及哈德逊海峡的大面积冰涌,但是他们在时间模式的基础上,强调这个过程似乎需要气候触发[11],从而将冰盖动力学机制与气候模式联系在一起,引起了关于海因里希事件的广泛讨论。值得注意的是,虽然海因里希事件与气候变化密切相关,但它同时具有明显的区域指示意义。遗憾的是,直至现在,仍有不少学者将海因里希事件与D-O循环的含义混为一谈,因此有学者建议,“海因里希层”、“海因里希区域”或“海因里希事件”的使用应仅限于那些可归因于哈德逊海峡冰流和劳伦泰德冰盖来源的沉积物[8]

4 海因里希事件的识别标志

在末次冰期内,Heinrich[3]发现了6个IRD比例很高的沉积层。学者们不断研究,确定了基于全岩样品的可以诊断出这6个海因里希层的参数,这些参数主要包括基于230Thexcess的沉积通量、高磁化率值、1 Ga K/Ar年龄和约-27的εNd[1]。最常见和最直接的方法是对粗碎屑颗粒(通常>150 μm)进行计数[6,9]。然而,在对海因里希事件的识别过程中,发现各个海因里希事件之间有着重要区别。在整个IRD带上,H1,H2,H4和H5层的特征是丰富的DC,诊断指标为DC的高浓度、来自北美地层的生物标志物、块状碳酸盐δ18O的低值和Ca/Sr浓度高值等[5,12,13]。相比之下,H6和H3通常包含更少或完全没有DC,尤其是在北大西洋东部[1]。例如,位于IRD带边缘的IODP U1313站位岩心,H6和H3层中无法区分出与背景水平显著不同的DC含量,而这些层的特征是碎屑硅酸盐矿物丰度增加[12]。同样Gwiazda等[14]发现,在北大西洋东部的V28-82站位岩心,H3层中长石的Pb同位素比率与背景沉积物相似,这可能表明该岩心的H3层是有孔虫溶解和/或低生产力的产物。Grousset等[15]表明,H3层碎屑矿物具有典型的斯堪的纳维亚—北极—冰岛的年轻地壳的Nd-Sr同位素组成。Hodell等[13]证明H6和H3层的Ca/Sr(指示海因里希层)、磁化率和GRA密度水平与其他背景冰期的无异,但却有升高的Si/Sr和中等亏损的块状碳酸盐δ18O值。因此,大量的证据表明H6和H3层与其他海因里希层明显不同,可能具有不同的起源和触发机制。为了符合实际和准确使用,有学者将把海因里希层的一个亚群(H1,H2,H4和H5)定义为哈德逊海峡(Hudson Strait,HS)海因里希事件层[1],这种区分对于尝试改进北大西洋和北欧海域事件的相关性和假设很重要。

5 海因里希事件的触发机制

对于海因里希事件的触发机制,主要涉及冰盖动力学和气候反馈机制2个方面。起初,学者们主要从冰盖不稳定性的角度去解释海因里希事件的发生,目前已有许多学者提出了不同的模型来解释海因里希事件是如何发生的,但至今仍无定论。Andrews等[9]认为在海因里希事件期间观测到高浓度的DC层,是由哈得逊海峡释放的“冰山舰队”[4]形成的。MacAyeal[16]提出了一种可以独立于气候变化运行的“binge-purge”机制来解释“冰山舰队”,他认为随着冰盖变厚,其可作为绝缘体捕获其基部的地热和摩擦热,冰盖越厚,绝缘性越大。一旦达到压力熔点,融化的松散基部作为滑动平面,将导致冰涌。而劳伦泰德冰盖的发育重心位于加拿大地盾上,下覆的地盾岩性非常致密坚硬,阻碍了裂解后的冰筏携带能力,但是在哈德逊湾则聚集了大量松软的、未完全固结的古生代碳酸盐岩和白垩纪泥岩,这层松软的基底经过冰川的侵蚀作用,变成一种润滑剂,极大地促进了冰涌的形成。Johnson等[17]认为是地震诱发的不稳定因素导致哈德逊湾的冰川湖突发洪水,从而引发了海因里希事件。也有人提出了海因里希事件的另一种模式,即冰前进穿过哈德逊海峡和东部盆地,直到它到达拉布拉多海,形成一个边缘的冰架。特别是在东部盆地,岩屑通过基底冻结融入冰层,气候变化可引发冰架崩塌和IRD的迅速扩散[1,18]。最近又有学者研究发现,在海因里希事件期间,SST已有明显的变暖现象,在海因里希事件结束后,SST迅速达到极大值。这种现象被归因于次表层的北大西洋流带来的暖水在寒冷阶段之后迅速上涌,而在海因里希事件发生期间,温暖的次表层水可能加速了冰山基底的融化,从而导致大规模的IRD沉积发生[19]

20世纪以来,对于气候反馈作用作为海因里希事件的触发机制的讨论大有继往开来之势。该观点在承认像海因里希事件这样的千年尺度气候变率的触发机制可能与冰盖的大小和厚度有关的基础上,强调了气候反馈机制的突出作用[20,21]。代表观点认为在冰期期间,陆地冰盖持续增长,其范围可以覆盖到海洋边缘,它们开始与海洋相互作用,影响如北欧海和拉布拉多海等北大西洋深层水(North Atlantic Deep Water,NADW)形成区域的海洋环流。随着冰盖规模的不断扩大,他们在靠近NADW形成源区的陆地上储存了大量的淡水,增加了引发大的气候响应的潜力[22]。在海因里希事件发生前夕,可能存在NADW的发源地附近的“先行事件(precursors)”[15,23]。这些小的冰筏漂流事件可能在触发海因里希事件的机制中起了重要作用,尽管有些研究质疑了“先行事件”在海因里希事件的传播中是否真的具有机制上的意义[24,25,26,27]。在日照量最大值期间,冰盖融化产生千年变率的融水脉冲,即“先行事件”。千年变率作为气候系统的“鼓动者”,可以在稳定动态气候系统接近分岔点时触发气候转型,或在不稳定的气候系统中充当激活因子[28]。千年变率可被视为轨道时间尺度上的一种“噪音”形式,其强度对于触发气候系统中的随机共振非常重要,这可能解释了气候系统如何放大相对较弱的轨道强迫[26]。因此,千年和轨道尺度气候变率之间的相互作用可能放大了冰盖不稳定性(尤其是劳伦泰德冰盖)对气候系统的反馈作用,从而引发海因里希事件[22]

6 海因里希事件期间的远程气候响应

海因里希事件的发生伴随着大规模的冰川崩溃,大量的淡水在很短的时间内倾泻进入北大西洋,这会对北大西洋水文造成严重影响,导致NADW的形成减弱[29]。在大西洋经向翻转流体系中,NADW的形成减弱同时意味着表层的墨西哥湾流及其北大西洋的延伸——北大西洋流的强度变得疲软。这使得向北输送的热流量减少,反过来将导致南极变暖,这就是“双极跷跷板”的气候模型[30,31,32,33]

海因里希事件期间,伊比利亚边缘的沉积记录中也发现了有趣的现象,其中浮游有孔虫的δ18O与格陵兰冰芯δ18O匹配良好,而底栖有孔虫的δ18O与浮游记录完全不同,反而表现出与南极温度的变化相似[34],这说明南北半球之间气候相变是不同步的。该地区沿深层水水道的沉积物粒度减小[35],以及上升流处的14C储库年龄增加,这些证据表明经向翻转流循环减弱[36],证明了海因里希事件对中纬度海区的影响。海因里希事件期间,还发现了非洲[37]和亚洲[38,39]的相应气候变化。例如,中国黄土的中值粒度识别出了海因里希模式的气候事件[38];而位于同一季风敏感地区的葫芦洞石笋δ18O记录与格陵兰冰芯可以对应,在海因里希事件期间表现出比其他寒冷事件更为显著的极大值[39],这些是亚洲季风减弱,热带辐合带与西风带南移的证据。同时,南美洲[40,41]和澳大利亚[42,43]的降水模式,以及南极上升流[44]和深海通风[45]的变化,表明南半球西风带向南移动,这很可能与海因里希事件反映的北半球降温和海冰扩张有着密切关系[46,47]

海因里希事件期间,北大西洋的水文重组是造成远程气候响应的关键因素[48]。冰盖不稳定性和气候反馈机制可能一起触发了海因里希事件,使得冰盖在短时间内产生多次融水脉冲,造成北大西洋表层水文条件恶化,NADW产量普遍降低或深度变浅,从而触发北大西洋的水文重组,又通过地球大气圈、海洋圈和冰冻圈的相互作用,引起远程的气候响应。

7 类海因里希事件及其研究进展

Andrews等[49]曾首次定义了类海因里希事件,即在巴芬陆架沉积物中发现的新仙女木年代的H0事件,特征是DC含量突然增加到约50%。由此可见,类海因里希事件表述的是末次冰期之外的具有与经典海因里希事件类似的哈德逊地区来源的千年尺度的冰筏漂流事件。Bond等[6]早在1992年就提出了研究建议:在末次冰期之前的冰期是否存在海因里希事件?这些海因里希事件的沉积物来源与格陵兰和斯堪的纳维亚冰盖的消长是否有关系?近年来研究发现,千年尺度的冰筏漂流事件似乎是第四纪气候的一个组成部分,早在深海氧同位素阶段(Marine Isotope Stages,MIS)100期间,IRD输入的量级就达到了与末次冰期海因里希事件期间沉积速率相当的水平[50]。然而,海因里希层非常特殊,其主要来源于加拿大北部的哈德逊地区,因此似乎第四纪早期的这些冰筏漂流事件并不类似于最初提出的末次冰期的海因里希事件,因为它们不是主要来源于哈德逊地区,可能反映了不同的气候事件[50]。更老的沉积物中IRD的特征是确定IRD来源和揭开不同冰盖贡献之谜的方法之一。因此,创建长尺度高分辨率的包含精确的物源信息的冰漂活动记录是至关重要的,因为这些记录提供了关于长尺度冰盖不稳定性的关键信息,可用于测试模拟或生成冰盖行为的数据驱动模型,提出对千年尺度气候变率背后的过程和机制的新见解[12,51]

目前,对于类海因里希事件的研究热点集中在长尺度记录的更老冰期中,近年来取得了一些进展。Hodell等[21]研究了U1308站位1.4 Ma以来的IRD记录,用Ca/Sr和块状碳酸盐δ18O来指示海因里希层[13],而用Si/Sr来指示相对富含碎屑硅酸盐矿物的层位,发现类海因里希事件发生于MIS 16,MIS 12,MIS 10和MIS 8期间。在约640 ka BP的MIS 16期间,与中更新世转型(Mid-Pleistocene transition,MPT)的结束时间一致,沉积记录中突然出现HS海因里希层,Si/Sr代表的主导周期也从640 ka BP之前的41 ka转变为随后的100 ka(图3)。他们推测MIS 16期间HS类海因里希层的首次出现,是由于冰量和持续时间首次超过了临界阈值,并激活了哈德逊海峡地区劳伦泰德冰盖不稳定的动力学过程,或者可能是冰山的生产和生存能力的体现,后者与海洋表层环境密切相关[21]。Stein等[52]基于与石英、斜长石和钾长石峰值一致的白云石峰值,以及陆地植物的长链正构烷烃最大值,识别出了U1313站位在MIS 16,MIS 12和MIS 10期间的类海因里希事件,并指出这些事件与在冰期早期和晚期(冰消阶段)的劳伦泰冰盖的突然不稳定有关。随后,Naafs等[12]对U1313站位IRD的有机和无机地球化学特征进行了详细研究,尤其是利用北美大陆地层中的石油化合物作为HS类海因里希事件的生物标志物,对“冰山生存能力控制了类海因里希事件的首次出现”的结论提出了质疑[53]。然而,他们发现U1313站位的HS类海因里希事件同样最早发生于MIS 16期间,这与Hodell等[21]的结论一致(图4)。他们认为劳伦泰德德冰盖厚度的增加控制了类海因里希事件的发生,支持了其发生的内在动力机制[12]。Liu等[54]报道了U1312站位2.6 Ma以来的IRD数据,通过IRD的特征、DC含量、N. pachyderma(左旋)的百分比识别出了MIS 16,MIS 12,MIS 10和MIS 8期间的类海因里希事件(图5),再次确认了类海因里希事件首次发生于MIS 16期间。

图3

图3   U1308站位1.4 Ma以来的磁化率、密度、Ca/SrSi/Sr、块状碳酸盐δ18O和底栖δ18O记录 (据参考文献[21]修改)

Fig. 3   Magnetic susceptibility, density, Ca/Sr, Si/Sr, bulk carbonate δ18O, and benthic δ18O records at Site U1308 for the last 1.4 Ma (modified after reference [21])

(类)海因里希层由Ca/Sr和块状碳酸盐δ18O峰值标记;F图中的数字代表深海氧同位素期次,

The Heinrich/(-like) layers were marked by peaks in Ca/Sr and bulk carbonate δ18O; The numbers show marine isotope stages in F


图4

图4   U1313站位3.5 Ma以来表征(类)海因里希事件的无机和有机地球化学指标 (据参考文献[12]修改)

Fig. 4   Inorganic and organic geochemical proxies characterize the of Heinrich/(-like) evnets at Site U1313 for the last 3.5 Ma (modified after reference [12])

(类)海因里希层由白云石/方解石和C28S单芳族类固醇的丰度指示

The Heinrich/(-like) layers were indicated by dolomite/calcite, abundance of the C28S monoaromatic steroid


图5

图5   U1312站位中更新世转型期以来的IRD特征(据参考文献[54]修改)

Fig. 5   The IRD characteristics since the MPT at Site U1312 (modified after reference [54])

标志着类海因里希事件的碎屑碳酸盐物质首次出现于MIS 16

The detrital carbonate which marked the Heinrich(-like) events first occurred during MIS 16


为什么U1308,U1313和U1312这3个站位的类海因里希事件的首次出现都发生在MIS 16期间呢?类海因里希事件是否存在于MIS 16之前的“41 ka世界”中呢?这可能引入了与特大冰盖和长期冰期相关的新的冰盖动力学模式。如LR04曲线所示,当底栖δ18O超过某一特定值时,即全球冰量超过一定阈值时,就可能出现冰筏漂流事件[21]。MIS 16显然是一次很严重的冰期,但在其之前的MIS 22和MIS 24的冰量已经足以与MIS 8和MIS 10相媲美,然而在这期间并没有出现类海因里希事件,这说明还应该有其他的条件为类海因里希事件的首次出现提供约束。

学者们发现(类)海因里希事件只发生在间冰期—冰期旋回的末期,即冰期终止期(Glacial Termination),因此推测冰期的持续时间也可能起作用[21]。在过去的1.5 Ma期间,冰期逐渐变长(图3)。在U1308站位,HS 类海因里希事件只发生在持续时间超过50 ka的冰期(MIS 6除外)[21]。海因里希事件青睐于长时间的冰期,这可能与随着冰期旋回的进展以及冰盖下覆暖基冰层的分数增加有关,暖基冰的含量在冰期终止时达到最大[55]。可能需要长时间(例如几万年)使得冰盖变得足够厚以达到基础熔点,随着更多的劳伦泰德冰盖下部达到熔点,冰盖变得更容易受到类似先行事件的影响,从而引发类海因里希事件[21]。此外,更长的冰期—间冰期旋回可能表明,间冰期有更多的水汽输送到高纬度地区,然后冰期更加寒冷的气候允许生成更大的冰盖,这种正反馈作用促进了较大的冰盖积累[56]。冰盖越大,对过量积累的敏感性就越大,这将导致与冰缘向海岸或大陆架的快速推进有关的更强的冰盖崩解。这种解释将主要的冰筏漂流脉冲和表面—深海动力学与起源于低纬度的外部强迫联系起来。

因此,类海因里希事件首次出现于MIS 16期间具有重要意义。MIS 16标志着MPT的完成,是平均气候状态逐渐向伴有特大冰盖和长期冰期状态的演变[57],类海因里希事件的首次出现可能正是特大冰盖和长期冰期气候系统的直观体现。MPT代表了冰盖动力学的一个根本变化,这体现在更厚、更加不稳定的冰盖的增长上,并且地理证据表明,特大冰盖是冰盖高度的增加而不是面积的扩大[58]。冰期终止期IRD事件的发生可能与强烈的反馈过程有关,反馈过程加速了冰盖在冰消期的消亡。非海因里希IRD事件可能反映了气候驱动的冰盖质量平衡的变化,这是由于整个环北大西洋地区冰盖接地线的前进和后退的结果。相比之下,与HS海因里希事件有关的包含DC的较大沉积通量,代表了哈得逊海峡地区劳伦泰德冰盖的内部动力学不稳定性阶段[21]

8 总结与展望

海因里希层是北大西洋中壮观的IRD沉积,可能是由劳伦泰德冰盖通过哈得逊海峡排出大量的冰山流造成的。它们与北半球剧烈的气候变化有关,并且具有全球性的气候响应。对IRD带中H1~H6区间的详细研究表明,海因里希层的时间和北大西洋气候变化的千年步调之间有很强的联系。

为了解决海因里希事件的触发机制问题,有必要对已提出的模型预测进行验证,即通过哈德逊海峡的劳伦泰德冰盖的binge-purge、冰洪运动以及冰架模型。目前,冰盖动力学的研究重新成为关注的重点,精细研究哈德逊海峡附近的拉布拉多海的沉积学可以提供关于冰盖动力学的重要线索,其中包括海因里希事件期间输送的沉积物通量以及浮冰是如何夹带碎屑的。在海因里希事件期间,还需要继续开展高分辨率的工作,包括 “先行事件”,并结合IRD矿物组成的差异,提供对潜在物源的进一步约束。此外,除了涵盖末次冰期的海因里希事件,拉布拉多海较老冰期的次表层水温度的记录可能有助于揭示类海因里希事件的触发机制。对于(类)海因里希层的识别,需要开发更多的方法和指标,特别是应建立统一有效的诊断指标数据库。

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