海洋地质与环境重点实验室知识库

上新世-更新世是地球历史上的一个重要时期，全球气候最显著的变化是由上新世的温暖状态转变为更新世典型的冰期间冰期旋回模式。上新世早期大洋通道的关闭导致大洋环流的重组，最终改变太平洋西边界流。作为全球最强的两个暖流系统之一，太平洋西边界流-黑潮的经向热传输控制着低纬和北太平洋间的温度梯度，显著影响着中纬度海气相互作用，是全球气候变化的关键因素之一。揭示黑潮的形成和演变过程对了解区域水文气候演化具有重要意义。本次研究选取西北太平洋黑潮主流区DSDP 296岩芯为研究材料，利用浮游有孔虫属种鉴定统计、浮游和底栖有孔虫氧同位素以及浮游有孔虫Mg/Ca分析重建了上新世以来的上层水体结构，并结合相关的古海洋和古气候记录，分析上新世以来黑潮的形成和演变过程，并进一步探讨研究区的水文气候演化。

浮游有孔虫群落组合的阶段性变化记录了上新世以来黑潮的形成与演变过程。通过分析典型暖水种的出现时间和百分含量变化，并对比暖池核心区和黑潮源区属种组合的变化特征，指示了3.5 Ma左右黑潮开始影响到中纬度西北太平洋黑潮主流轴海域，2.7 Ma左右黑潮的强度增加，2.0 Ma左右黑潮强度进一步增加。上新世以来，巴拿马海道和印度尼西亚海道的受限和关闭，造成了海洋环流模式的重组，促进了西太暖池的形成和扩张，而北赤道流和暖池的变化都直接影响黑潮源区的水文条件，所以黑潮的形成和演变可能与巴拿马海道、印尼海道的受限和关闭以及西太暖池的扩张有关。

通过浮游和底栖有孔虫氧同位素记录以及浮游有孔虫Mg/Ca比值重建了上层水体的温度，并结合赤道太平洋、北太平洋高纬和北大西洋高纬的相应记录，对比分析了上新世以来中纬度西北太平洋黑潮主流区的水文气候演化。

早上新世5.0-3.2 Ma期间，底栖有孔虫氧同位素和上层水体温度记录了上新世暖期。5.0-3.5 Ma中纬度西北太平洋的温跃层较深，水文环境受全球温暖条件的影响，保持稳定的状态。中低纬西北太平洋经向温度梯度较大，与赤道太平洋纬向温度梯度的变化有较强的耦合关系。3.5-3.2 Ma，研究区温跃层逐渐变浅，可能与该时期黑潮开始影响中纬度西北太平洋有关。这期间西太平洋中低纬经向温度梯度降低~3 ℃，表明黑潮开始影响西太平洋中纬度地区，中纬度西北太平洋黑潮主流区的水文条件主要受控于黑潮。

晚上新世3.2-2.5 Ma期间，研究区上温跃层加深，而下温跃层保持不变，表明该时期研究区温跃层变薄。晚上新世受北半球高纬地区降温的影响，西北太平洋黑潮主流区的表层海水温度持续降低。西北太平洋黑潮主流区下温跃层海水温度的持续降温可能是受北太平洋中层水（NPIW）的影响。这期间西太平洋中低纬经向温度梯度逐渐增大，与东太平洋经向温度梯度的发展基本同步。经向温度梯度的增大，可能导致经向Hadley环流增强，从而促进了北半球冰盖的形成；而北半球冰盖的扩张又反过来促进中高纬地区SST的降低。晚上新世研究区的水文演化主要受控于北半球高纬地区的气候变化，北半球冰盖在2.75 Ma的扩张表现在底栖有孔虫氧同位素在3.2-2.75 Ma显著变重。

早更新世2.5-1.5 Ma期间，可能由于黑潮对研究区的影响进一步增强，研究区温跃层逐渐变浅，表层水体温度持续升高。2.0-1.8 Ma期间，研究区水体垂直温度梯度的阶段性稳定，可能是受该时期北半球冰盖进一步扩张的影响，但研究区上层水体结构变化主要受控于黑潮的强度变化。2.5-1.5 Ma期间西太平洋中高纬经向温度梯度增强，与东太平洋经向温度梯度和赤道太平洋纬向温度梯度的加大具有较好的耦合关系，可能与该时期北半球降温过程中，亚极地水团向中低纬地区扩张有关。受经向和纬向温度梯度增加的影响，经向Hadley环流和纬向Walker环流同步增强，可能对2.0-1.7 Ma期间北半球冰盖的进一步扩张起到了促进作用。但该时期研究区SST的持续升高，表明中纬度西北太平洋黑潮主流区的水文条件仍主要受控于黑潮强度的变化。

中更新世1.5 Ma以来，研究区SST基本保持稳定，但在0.43 Ma左右出现了显著的下降，与中布容事件（MBE）发生时间相当。与高纬地区SST的记录不同，研究区的SST在MBE之后并没有表现出明显上升的特征，可能表明MBE之后更加温暖的气候条件与不同区域对气候变化的敏感程度有关。