Changes in productivity and ice-rafting input in the Amundsen Sea during the Late Pleistocene: Implications on the evolution of surface-ocean environment and the West Antarctic Ice Sheet
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摘要: 阿蒙森海是当前全球变暖背景下西南极冰盖消融的核心区域。本文分析了中国第34次南极考察采集自阿蒙森海的ANT34-A5-7岩芯中生产力和冰筏碎屑含量等指标，旨在重建研究区深海氧同位素MIS 6期以来表层海洋环境和西南极冰盖演化历史。研究结果显示，阿蒙森海生产力呈现间冰期高、冰期低的特征。在末次间冰期（MIS 5.5）具有比当前更高的生产力水平，同时伴随着西南极冰盖的严重消融。这个现象归因于MIS 5.5更暖的海表温度、更少的海冰覆盖，以及向南入侵的绕极深层水的上涌。该研究结果可对预测未来气候变化提供必要的理论依据。Abstract: The Amundsen Sea is the core area of the melting West Antarctic Ice Sheet (WAIS) in the recent global warming process. Productivity proxies and ice rafted debris (IRD) contents in core ANT34-A5-7 collected from the Amundsen Sea during the 34th Chinese Antarctic Research Expedition were investigated, to reveal the changes of the surface-ocean environment and the evolution history of the WAIS since the MIS (Marine Isotope Stage) 6. Results show increased (decreased) productivity during interglacial (glacial) periods. In particular, the higher productivity level than the Holocene productivity ones during the MIS 5.5 was accompanied by significant WAIS melting. These findings could be interpreted as warmer sea surface, less sea ice, and stronger upwelling of the circum-polar deep water in the Amundsen Sea during the MIS 5.5. This study provided valuable information for predicting future climate changes.
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全球变暖背景下，冰盖消融促使海平面上升，对人类社会发展产生威胁。1992—2017年的25年里，南极冰盖可能流失了27200±13900亿t的冰，相当于全球海平面上升7.6±3.9 mm[1]。其中1992—2012年的20年间，南极冰盖的消融对海平面上升的贡献达到0.15～0.46 mm/a，而在2012—2017年期间加速至0.49～0.73 mm/a[2]。西南极是整个南极升温最快的区域，西南极冰盖（West Antarctic Ice Sheet, WAIS）的融化对海平面升高的贡献显著，其融冰水造成的海平面上升量目前约占全球海平面上升总量的10%[3]。一旦西南极冰盖全部融化将造成全球平均海平面上升3～5 m[4]。
西南极冰盖坐落在低于海平面的陆架上，长期遭受相对温暖海水的侵蚀和海洋潮汐的作用，导致冰架的基底并不稳定。阿蒙森海域的冰架是目前西南极冰盖融化的核心区域[5]，温暖的绕极深层水（Circumpolar Deep Water，CDW）侵入南极陆架导致冰架底部融化，使得冰架变薄，冰盖接地线不断后退，引起了南极冰盖的退缩[6]。研究显示，在末次冰盛期（LGM），阿蒙森海的大部分地区的冰川接地线曾接近大陆架边缘[4]。南半球高纬度的西风增强了上升流，促使阿蒙森海的冰盖在10 400—7 500年前经历了大量的消融，并在这一冰消期中快速地从大陆架撤退到接近现代界限的位置[4]。以海洋为驱动的冰架融化使冰川排泄进入阿蒙森海是导致冰量损失的主要原因[7]。松岛冰川（Pine Island Glacier）与思韦茨冰川（Thwaites Glacier）的接地线后退速率最高，是西南极冰盖的主要排泄通道。今天，冰川融水在阿蒙森海的排泄是造成西南极冰盖质量不均衡和全球海平面上升的主导因素[8]，一旦该区域的冰盖生长与消融平衡被彻底打破，将会对全球海平面的上升产生不可估量的影响。
阿蒙森海的地质记录可以提供过去西南极冰盖消融与生长过程的关键信息。根据西南极冰层下发现的海洋硅藻和宇宙成因的10Be核素浓度升高，Scherer等[9]认为如今被冰盖覆盖的西南极内陆地区曾是开阔水域，进而说明中更新世以来西南极冰盖至少发生过一次崩塌。此外，对阿蒙森海的PS58/254岩芯的研究发现，在深海氧同位素13—15期（MIS 13—15）出现的沉积异常可能指示西南冰盖的大量消融[10]。而MIS 5、MIS 11以及MIS 31等更新世重要的间冰期也均为显著的融冰期[11]，这个观点得到后续研究的支持[12-13]：巴哈马群岛和百慕大群岛高水位海相沉积年龄为390～570 ka，并解释为在MIS 11期或MIS 15期间西南极冰盖、格陵兰冰盖以及部分的东南极冰盖发生了大幅度缩减所导致的海平面上升的结果。通过南极大陆边缘海洋沉积记录中的冰筏碎屑（IRD）含量变化，也能反演地质历史时期冰盖的演化。晚更新世以来，罗斯海-阿蒙森海扇区的冰筏碎屑沉积集中出现在冰消期阶段，反映了西南极高纬地区在南极气温变暖过程中冰架的快速消融[14]。虽然目前已有大量针对西南极冰盖的研究，但对冰盖演化受各种海洋环境变化的响应机制的认识还较为有限。
本文通过分析阿蒙森海陆坡区沉积物中生产力指标和冰筏指标含量的变化，探讨了近20万年以来阿蒙森海海洋环境变化与冰盖演化的关系。研究结果将有助于理解冰盖在冰期-间冰期尺度上的演化规律及其形成机制，并对未来可能的气候变化提供重要的参考。
1. 区域概况
阿蒙森海是南极面向太平洋的边缘海，南部与南极陆架及其上的西南极冰盖相接。阿蒙森海的表层洋流系统主要受南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current, ACC）以及南极陆坡流（Antarctic Slope Current, ASC）影响。ACC由南半球西风带驱动，主要影响阿蒙森海北部区域。ASC主要由极地东风驱动，形成了两个分支：一支沿陆架边缘前进，另一支与ACC合流（图1）。绕极深层水（Circumpolar Deep Water, CDW）是阿蒙森海地区影响冰盖消融的重要水团之一。CDW到达陆坡附近后会在地形等因素的影响下，经由陆坡和陆架上的海槽上涌并与陆架水团混合[15-16]。沿陆架向南侵进的较为温暖的CDW侵蚀冰盖基底并加速冰架融化[17-19]。
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图 1 阿蒙森海区域概况及研究站位白色虚线为现代年平均海冰覆盖率高于20%的界限，白色细线为西南极冰盖边界（http://www.noaa.gov），橙色虚线为海平面以下接地线[23]。红色菱形为本文研究岩芯ANT34-A5-7，黄色圆点为对比岩芯记录ANT32-AMS01 [24]和PS58/254 [10]。Figure 1. Site map and the physiography of the Amundsen Sea (AS)White dashed line indicates sea ice edge with annual mean sea ice coverage of 20%. White solid line indicates the extent of the West Antarctic Ice Sheet (WAIS) in the Amundsen Sea sector of the Antarctica (http://www.noaa.gov). Orange dashed line denotes the WAIS grounding line [23]. The studied core ANT34-A5-7 and compared cores ANT32-AMS01 [24] and PS58/254 [10] are denoted by diamond and dots, respectively.最近几十年阿蒙森海海冰覆盖显著减少[20]。自 20 世纪 70 年代末以来，阿蒙森海和别林斯高晋海的海冰面积以每 10 年（1978—2010 年）6.6%的速度减少[20]。南极绕极流南部边界（Southern Boundary of ACC, SBACC）以南的阿蒙森海的海冰由于风应力而向西漂移 [21]，而SBACC以北局部地区形成的海冰与罗斯海海冰一起向东漂移[22]。
2. 材料与方法
2.1 材料
本文的研究材料来自中国第34次南极科学考察在阿蒙森海下陆坡钻取的重力柱岩芯样ANT34-A5-7（69°56′58″ S、110°0′54″ W，水深3537 m）（后文缩写为A5-7）。站位位于现代冬季海冰边缘。A5-7岩芯总长469 cm，经过基础参数扫描后，按照2 cm间隔取样，共获得235个样品。
2.2 实验方法
本文对A5-7岩芯开展了XRF元素扫描、磁化率扫描、粗组分含量、火山灰丰度统计、有孔虫丰度统计、生物硅含量（opal）、有机碳氮含量（TOC、TN）、AMS 14C测年等分析。AMS 14C测年在崂山实验室完成，其余分析在同济大学海洋地质国家重点实验室完成。
（1）XRF元素扫描与磁化率测试：将岩芯剖开后，将沉积物表面清理干净并平整，铺上XRF专用薄膜（SPEX CertiPrer 3525 Ultralene foil），并用AVAATECH公司的XRF荧光光谱岩芯扫描仪在10、30、和50 kV电压下进行元素含量无损扫描测试，分辨率为1 cm，每个电压下测试时间为30 s，测得元素从Al至U的相对含量。随后用Geotek-MSCL按1 cm分辨率进行磁化率扫描。
（2）粗组分含量与火山灰、有孔虫丰度、IRD含量统计：取约10 g烘干的沉积物样品，加水浸泡后，再使用孔径为63 μm的筛子冲筛。将＞63 μm的屑样烘干，依次通过150 μm和250 μm筛子干筛并称重，得到＞63 μm、＞150 μm和＞250 μm的粗组分含量。随后在40倍实体显微镜下对＞150 μm 组分进行有孔虫丰度和火山灰丰度统计，并使用＞150 μm的组分含量作为IRD含量。
（3） AMS 14C测年：根据有孔虫丰度变化，从2～4 cm沉积物＞150 μm的屑样中挑取浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma (sinistral)约10 mg进行AMS 14C测年。另外取0～2、2～4、50～52、74～76和90～92 cm 5个样品进行全样有机碳测年。AMS 14C测年结果经南大洋区域常用的碳储库年龄 1 300 年校正后[25-27]，用Calib 8.2和Marine20校正曲线进行日历年计算[28-29]。
（4）生物硅含量测定用硅钼蓝比色法[30]：称取干样0.15 g，依次加入过氧化氢和盐酸去除有机质和碳酸钙，洗净残余的酸后烘干，之后用碳酸钠将样品中的生物硅析出到溶液中。取定量的溶液，通过钼酸铵和抗坏血酸依次形成硅钼黄和硅钼蓝，最后用分光度仪进行吸光度测试，并通过标样测试所得的结果进行生物硅含量计算。
（5）有机碳、氮含量测定：取研磨后的样品0.1 g，加入稀盐酸去除生源碳酸钙，经去离子水将残余酸洗净，烘干并用锡杯包好，放入Thermo Quest Italia.S.P.A.有机元素分析仪（EA1110型）上进行测试。由于所测试样品中碳酸钙含量极低，测得的碳和氮含量作为TOC及TN含量。
3. 结果
3.1 地层年代框架
AMS 14C测年结果显示，A5-7岩芯次表层（2～4 cm）有孔虫和有机碳的平行样测年结果相差2531 a（表1），该年龄差别被认为是有机碳中包含的老碳污染所致。假定老碳污染恒定，在年龄计算中将所有的有机碳年龄减去2531 a之后，再进行碳储库年龄的校正和日历年的计算[28-29]。此外，50～52 cm与74～76 cm测年结果发生倒转，在年龄模式建立中将50～52 cm的测年结果剔除。90～92 cm测年结果为26.3 ka。92 cm以下的地层年龄没有AMS 14C定年控制。
表 1 南极阿蒙森海ANT34-A5-7岩芯AMS 14C测年数据及其校正年龄Table 1. Result and calibration of AMS 14C dating data of core A5-7深度/cm 测试材料 14C年龄/aBP 碳储库和老碳校正年龄/aBP 日历年 /aBP 0～2 有机碳 12476±29 8645±29 7807±207 2～4 有机碳 14081±34 10250±34 10091±274 2～4 N. pachyderma 11550±30 10250±30 10091±222 50～52 有机碳 25121±73 21290±73 23286±307 74～76 有机碳 20168±50 16337±50 17524±282 90～92 有机碳 26389±84 22558±84 24542±364 南大洋地理环境特殊，碳酸钙保存差，成岩作用复杂。低纬度海域常用的有孔虫氧同位素地层学的应用由于有孔虫保存不连续，且其同位素信号受到融冰水等影响不能反映全球气候信息，在南极海域受到了极大限制[31-32]。因此，该岩芯沉积地层利用其他指标进行对比。
生源蛋白石（opal）含量和XRF-Si/Al作为南大洋常用的硅质生物生产力指标[31]，在极峰以南的区域，通常呈现间冰期高、冰期低的特点，因此常被用来进行南大洋沉积物年龄模式的建立[10, 33-34]。此外，ANT34-A5-7岩芯中的火山灰层可与研究区广泛分布的火山灰层进行对比[35]。其中最显著的B层火山灰可与研究区发生在MIS 5/6，约130.7 ka的火山灰沉积事件对应[8, 35]。而A层和C层火山灰的年龄大致为92 ka（MIS 5.2）和142 ka（MIS 6）[35]，从而获得岩芯的确切年龄控制。在此基础上，本文通过对比XRF-Si/Al和南极冰芯温度数据[36]、海平面[37]和全球大洋底栖有孔虫δ18O数据[32]，以及邻近站位PS58/254所测得的生产力结果[10]，结合该岩芯相对古地磁强度（RPI）数据与全球RPI数据对比（樊加恩，未发表），建立了该岩芯年龄框架（图2）。需要指出的是，通过XRF生产力指标、古地磁指标获得的年龄与70～72、90～92 cm的14C测年结果不符。这个层位的14C年龄也导致了该层位极高的沉积速率。由于有机碳的14C测年影响因素很多，目前尚不清楚造成这个现象的具体原因。我们倾向于使用匹配度更高的生产力指标和古地磁指标来获得地层年龄控制，由该年龄模式计算得到的沉积速率如图2b所示，平均沉积速率约3 cm/ka。总体来讲沉积速率变化幅度不大，最大值位于20 ka附近，其沉积速率接近5 cm/ka。
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图 2 南极冰芯EDC指示的南极温度变化[36]、全球海平面[37]、全球大洋底栖有孔虫LR04-δ18O曲线[32]与A5-7岩芯XRF-Ca/Al、-Si/Al，火山灰丰度（VG），IRD（>150 μm）含量对比（a）以及年龄控制点与线性沉积速率（b）分图a中B层火山灰年龄来自参考文献[38]，分图b中古地磁相对强度（RPI）控制点来自于樊加恩等未发表资料。Figure 2. Temperature anomaly of the Antarctic [36], global sea level variation [37], and curve of LR04-δ18O stack of benthic foraminifera [32] in comparison to the XRF-Ca/Al, -Si/Al, the abundances of volcanic glass (VG), and the ice-rafted debris (IRD, >150 μm) contents in core ANT34-A5-7(a), age control points and linear sedimentation rate (LSR) (b)3.2 生源组分含量
A5-7岩芯的有孔虫丰度与Ca/Al比值呈现一致的变化规律（图3）。有孔虫丰度在早全新世达1.6×103枚/g；在MIS 5.5，其丰度比全新世高一个数量级，达13.4×103枚/g。在其余层位，有孔虫几乎缺失，仅在MIS 3和MIS5的其他层位零星出现。ANT34-A5-7岩芯中的生物硅含量较低，总体在0～2%范围内波动（图3）。生物硅含量的变化与Si/Al呈现一定的区别，但均在MIS 5.5显著增高，其余在全新世和MIS 3也呈现相对高值。有机碳和氮含量在A5-7岩芯中较低，分别在0.2%～0.8%和0～0.13%范围内波动。与生物硅含量类似，这两个指标在MIS 5.5显著增加，在全新世和MIS 3也呈现高值，而在MIS 2、4和6等冰期呈现低值。C/N比值在3～15之间波动，总体低于10。
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图 3 南极EDC冰芯CO2浓度 [39]、温度变化 [36]、海冰覆盖指标ssNa+通量 [40]及风尘指标nssCa2+通量 [40]，德雷克海峡PS97/093-2岩芯XRF-Zr/Rb [41]，与A5-7岩芯有孔虫丰度、XRF-Ca/Al、-Si/Al、生物硅含量（opal）、有机碳与氮含量（TOC、TN）、有机碳氮比值 （C/N）、IRD含量（＞150 μm）和磁化率记录进行对比Figure 3. CO2 concentration [39], temperature anomaly of the Antarctica [36], sea-salt Na+ flux [40], dust record non-sea-salt Ca2+ flux [40] from EDC ice core, and the XRF-Zr/Rb record of core PS97/093-2 from the Drake Passage [41], compared to foraminifera abundance, XRF-Ca/Al, -Si/Al, biogenic opal content, total organic carbon, total nitrogen, C/N ratio, ice-rafted debris (IRD, ＞150 μm), and magnetic susceptibility (MS) of core A5-73.3 陆源组分含量的变化
A5-7岩芯中＞150 μm的粗组分中生源组分含量极低（图3），该组分主要反映了冰筏搬运的陆源碎屑，其百分含量用来指示冰筏碎屑（IRD）含量的变化。IRD在岩芯中整体含量较低，大部分层位在1%以下。在岩芯顶部IRD含量达6%左右，体现了末次冰消期的冰筏输运。而在MIS 5.5，IRD含量整体超过10%，最高达19%。在MIS 3也有少量IRD出现。磁化率的变化主要来源于陆源含磁性矿物的输入，A5-7的磁化率主要在0～200×10−5 SI范围内波动，在MIS 3出现近300×10−5 SI的峰值。而在冰筏碎屑含量最高的MIS 5.5，磁化率值却最低，其值＜50×10−5 SI。
镜下鉴定显示， A5-7岩芯的火山灰主要分布在3个层位，在此命名为火山灰层A、B、C（233、297、321 cm）（图2），其中B层的火山灰含量最高，达178枚/g，而A和C层的含量相对较低，仅为3枚/g。
4. 讨论
4.1 冰期-间冰期旋回中生产力变化特征
A5-7岩芯的有孔虫丰度、TOC、TN、生物硅含量等各项生产力指标（图3）总体呈现出较好的一致性，均表现出间冰期高、冰期低的特征。对比邻近的PS58/254和ANT32-AMS01岩芯，二者的生物硅含量在MIS 5期也出现了大幅度的提高[10, 24]。相比于前两者较低分辨率的记录，A5-7记录中体现了更多的变化细节，如冰期-间冰期旋回内，特别是MIS 5时期，A5-7的各指标间存在一些差异，MIS 5.5期各生产力指标均超过了岩芯顶部的全新世沉积，指示了MIS 5.5时期比全新世具有更高的表层海洋生产力。从MIS 5.4期开始，TN、生物硅含量以及有孔虫丰度迅速降低，而TOC含量的相对高值存续了几乎整个MIS 5。这些指标的变化首先受到表层生产力高低的控制，同时也受到溶解-保存作用的影响[42]。因此，这个差别可能体现了各生源组分保存效率的差异。同时，有机碳可能受到海源、陆源等不同来源的影响[43]。C/N的变化常用来指示陆源和海源有机碳输入比例的变化[44]。通常陆源有机碳的C/N值高于20，而海源有机碳的C/N值低于10[45]。A5-7中C/N不论在生产力低的冰期和相对高的间冰期，总体都低于10，可能指示有机质主要为海源。然而，这样的低值也可能反映了有机碳在沉积物中的保存效率很低，导致TN相对于TOC的比重增加。同时，这也说明C/N在反映阿蒙森海的陆源-海源有机碳来源方面受到限制。有机碳在阿蒙森海沉积物中含量低可能有两方面因素：一方面阿蒙森海总体生产力低[33, 46]，使得从海表到达海底的有机碳本身就很少。另一方面，沿南极陆坡下沉的南极底层水富含氧[47]，易消耗海底沉积物中的有机碳。然而，尽管各生源指标存在细节上的差异，在冰期-间冰期尺度上，它们呈现一致的变化趋势，说明表层生产力是这些指标的主要控制因素[48]。
在南大洋，影响表层海洋生产力变化的因素主要有海冰覆盖、海水温度、营养盐供应等。海冰覆盖率是阿蒙森海东部的硅藻产量的主要控制因素[49]。生物硅的沉积和保存受到海冰扩张的强烈影响。在冰期-间冰期尺度，海冰的扩张/退缩和蛋白石沉积带的北/南位移密切相关[47, 50]。浮游植物（如硅藻）的生长依赖光合作用，因而季节性海冰覆盖区（Seasonal Ice Zone, SIZ）内的生物生产力会随着海冰的覆盖率和时长的变化而变化，随之而来的以浮游植物为食（如有孔虫）的浮游动物的数量也会发生改变。因此，海冰的消融所导致的光照量变化对近冰端的以硅藻为代表的初级生物生产力造成直接影响。南极冰芯记录的南大洋海冰变化（图3），显示在MIS 2、4、6等冰期，海冰大幅扩张，而在MIS 5（尤其是5.5）和全新世，海冰退缩[40]。利用硅藻重建的南大洋海冰记录显示，部分现代海冰覆盖下的站位在MIS 5.5期显示出了长期的无海冰特征，这说明MIS 5.5期的海冰覆盖范围与现代范围相比明显更小 [51-52]，从而极大地促进了初级生产力的提高[53]。同时，来自多个站位的平均数据显示，MIS 5.5期南大洋地区夏季海表温度比现代高约1～2 ℃ [51]，温暖的表层海水也有助于MIS 5.5期海洋生产力的提高。
表层海水中的营养盐供给量也是决定南极地区表层海洋生产力的主要因素[54-56]。硅藻氮同位素的研究显示，南大洋地区冰期的δ15N偏重，但对应了较低的生产力，说明冰期的营养盐利用率更高[54, 57-58]，换言之，南大洋地区的营养盐供应在冰期比间冰期更低。南大洋的营养盐的供应主要通过垂直混合或CDW上涌所携带的营养盐提供[59]，而冰期伴随着海冰向北扩张，南半球西风带的北移和/或减弱，使得高纬南大洋上升流减弱，阻碍了对表层海水的营养供应[60-62]。EDC冰芯所反映的nssCa2+通量（图3）被认为是风尘输入的替代指标[40]，其在冰期和间冰期与A5-7岩芯的各生产力指标变化趋势大致相反，可以排除风尘输入作为生产力变化的主控因素，该过程与亚南极地区的情况不同[63]。相较之下，N、P、Si等主量营养元素的供应对极峰以南的高纬度南大洋生产力更加重要。这些营养元素向表层海水的供应主要通过CDW的上涌，将富含溶解态、再矿化营养在西风带的驱使下，从次表层、中层水上涌，促进表层生产力勃发[64]。CDW的上涌程度与西风带的迁移和ACC的流速密切相关[41, 65]，ACC影响着从印度洋与太平洋输送到大西洋的CDW的量[66]，且其流速变化会通过海冰范围的变化而放大[65]。前人通过沉积物XRF-Zr/Rb比值指示沉积物颗粒大小，进而指示德雷克海峡ACC流速变化（图3）。数据显示，中晚更新世以来，更大的粒度指示着ACC在间冰期（例如MIS 5.5）的流速更高以及西风带的南移[41]。这与前文所认为的MIS 5.5期CDW上涌程度增强和南移与海冰覆盖率降低所吻合。同时，冰期减弱的垂直水体交换导致CO2能更多地封存在南大洋深层水体中，降低了大气CO2的浓度（图3）[39]。
除了MIS 5.5呈现生产力峰值之外，MIS 5.4期以及之后的时期研究区生产力回落到冰期相当的水平。ANT32-AMS01站位分辨率相对更高的Ba/Al值中也出现了类似的变化趋势[24]。这个现象说明，这些时期海表降温，海冰重新扩张，海水层化加强，营养盐供应减弱，该区域一直保持较冷的环境。
MIS 3期TOC与TN、生物硅含量以及有孔虫丰度均出现了不同程度的上升且C/N比值稳定在6左右，一定程度上指示了海域生产力的加强，但其含量和变化幅度与MIS 5.5差别很大。该时期的CO2浓度、南极温度以及Zr/Rb比值所反映的ACC强度也是处在一个较冰期略高的水平（图3），说明MIS 3期南极区仍然较冷的环境。
4.2 冰期-间冰期旋回中的陆源输入变化特征及其对冰盖演化的指示
A5-7岩芯年龄范围包含了两个完整的冰期旋回，记录了该区域完整的冰盖生长和消融过程。冰筏碎屑含量的变化，反映了冰盖消融的情况。末次冰消期—全新世和MIS 5.5，IRD含量呈现峰值，反映了该时期西南极冰盖的消融。尤其MIS 5.5的IRD含量比末次冰消期—全新世期间显著增加，指示MIS 5.5冰盖更严重的消融状态。研究显示，MIS 5.5全球海平面比现在高5～9 m [67]，其中，西南极冰盖严重消融甚至垮塌[68]，这与我们的记录吻合。
磁化率也常用来指征陆源碎屑输入的情况[31, 69]。对比磁化率和IRD数据（图3）可知，磁化率在IRD含量最高的MIS 5.5期明显低于其他时期，而在其他时期，IRD含量极低，却呈现较高的磁化率。这个特征指示冰盖消融最严重的时期陆源碎屑的来源发生了变化。MIS 5.5的IRD是否来自西南极内陆，需要进一步的物源指标的研究来确定。
MIS 5.5西南极冰盖发生严重的崩塌，也与周边海洋环境的变化密切相关。在该时期海冰严重消退，水温升高，同时西风带南移，使得CDW上涌增强，能够更有效地侵入陆架，使得冰架崩塌。这一过程与全新世和现代观测结果一致[7-8]。
5. 结论
（1）ANT34/A5-7岩芯的有机质来源主要为海源，各生产力指标均呈现冰期低、间冰期高的旋回性变化，指示阿蒙森海晚更新世以来冰期生产力低、间冰期高的特点。
（2）MIS 5.5的高生产力和大量冰筏碎屑的输入，指示末次间冰期阿蒙森海域比现在更暖的环境，对应更高的海水温度和更低的海冰覆盖率，具有更丰富的营养供应。
（3）MIS 5.5绕极深层水的上涌不仅为阿蒙森海表层海水带来了丰富的营养盐，而且其侵入陆架并溶蚀冰架底部促进了西南极冰盖的融化，导致大量冰筏碎屑的输入，指示当时西南极冰盖严重垮塌，对当时海平面上升有重要贡献。
致谢：感谢中国第34次南极科考队的全体科考队员和“雪龙”号全体船员为沉积物样品的采集所付出的艰辛努力。感谢中国极地研究中心样品库提供宝贵的研究材料。
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图 1 阿蒙森海区域概况及研究站位
白色虚线为现代年平均海冰覆盖率高于20%的界限，白色细线为西南极冰盖边界（http://www.noaa.gov），橙色虚线为海平面以下接地线[23]。红色菱形为本文研究岩芯ANT34-A5-7，黄色圆点为对比岩芯记录ANT32-AMS01 [24]和PS58/254 [10]。
Figure 1. Site map and the physiography of the Amundsen Sea (AS)
White dashed line indicates sea ice edge with annual mean sea ice coverage of 20%. White solid line indicates the extent of the West Antarctic Ice Sheet (WAIS) in the Amundsen Sea sector of the Antarctica (http://www.noaa.gov). Orange dashed line denotes the WAIS grounding line [23]. The studied core ANT34-A5-7 and compared cores ANT32-AMS01 [24] and PS58/254 [10] are denoted by diamond and dots, respectively.
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图 2 南极冰芯EDC指示的南极温度变化[36]、全球海平面[37]、全球大洋底栖有孔虫LR04-δ18O曲线[32]与A5-7岩芯XRF-Ca/Al、-Si/Al，火山灰丰度（VG），IRD（>150 μm）含量对比（a）以及年龄控制点与线性沉积速率（b）
分图a中B层火山灰年龄来自参考文献[38]，分图b中古地磁相对强度（RPI）控制点来自于樊加恩等未发表资料。
Figure 2. Temperature anomaly of the Antarctic [36], global sea level variation [37], and curve of LR04-δ18O stack of benthic foraminifera [32] in comparison to the XRF-Ca/Al, -Si/Al, the abundances of volcanic glass (VG), and the ice-rafted debris (IRD, >150 μm) contents in core ANT34-A5-7(a), age control points and linear sedimentation rate (LSR) (b)
The age of tephra B in Fig.2a is from reference [38],age control points from the Relative Paleo-Intensity (RPI) are adopted from Fan et al (unpublished data).
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图 3 南极EDC冰芯CO2浓度 [39]、温度变化 [36]、海冰覆盖指标ssNa+通量 [40]及风尘指标nssCa2+通量 [40]，德雷克海峡PS97/093-2岩芯XRF-Zr/Rb [41]，与A5-7岩芯有孔虫丰度、XRF-Ca/Al、-Si/Al、生物硅含量（opal）、有机碳与氮含量（TOC、TN）、有机碳氮比值 （C/N）、IRD含量（＞150 μm）和磁化率记录进行对比
Figure 3. CO2 concentration [39], temperature anomaly of the Antarctica [36], sea-salt Na+ flux [40], dust record non-sea-salt Ca2+ flux [40] from EDC ice core, and the XRF-Zr/Rb record of core PS97/093-2 from the Drake Passage [41], compared to foraminifera abundance, XRF-Ca/Al, -Si/Al, biogenic opal content, total organic carbon, total nitrogen, C/N ratio, ice-rafted debris (IRD, ＞150 μm), and magnetic susceptibility (MS) of core A5-7
表 1 南极阿蒙森海ANT34-A5-7岩芯AMS 14C测年数据及其校正年龄
Table 1 Result and calibration of AMS 14C dating data of core A5-7
深度/cm 测试材料 14C年龄/aBP 碳储库和老碳校正年龄/aBP 日历年 /aBP 0～2 有机碳 12476±29 8645±29 7807±207 2～4 有机碳 14081±34 10250±34 10091±274 2～4 N. pachyderma 11550±30 10250±30 10091±222 50～52 有机碳 25121±73 21290±73 23286±307 74～76 有机碳 20168±50 16337±50 17524±282 90～92 有机碳 26389±84 22558±84 24542±364 
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