利用火山玻璃的地層學等研究東亞顯微火山灰標志地層

　　精確對比高分辨率古氣候記錄目前十分困難，特別是研究氣候突變事件(年代際-百年尺度)的情況，這主要是由于各種測年技術如放射性碳、鈾系不平衡、氬-氬法、紋層年代學、冰芯年代學等所固有的測年誤差。古氣候記錄的精確對比常常需要利用等時標志層，因此，識別保存在重要古氣候記錄中的火山灰標志層十分重要。

　　東亞是火山活動區，區內具有數量龐大的活動火山，而且東亞的古氣候記錄保存了季風演化的寶貴信息，因而該區域是利用火山灰關聯各類沉積記錄的理想區域。迄今為止，前人在區域內開展的火山灰研究主要關注肉眼可見的火山灰層。然而，世界其他區域的顯微火山灰研究被證明可以極大地擴展火山灰等時面的覆蓋范圍，使火山灰標志層能在數千公里的尺度上精確同步古氣候記錄，為探討氣候突變事件的時空差異提供了可能。

　　針對東亞顯微火山灰研究相對薄弱這一問題，中國科學院廣州地球化學研究所徐義剛課題組博士生陳宣諭與英國倫敦大學、牛津大學、德國柏林自由大學學者合作，選取東亞北部重要的古氣候記錄——日本久種湖，對其全新世沉積物開展了系統的顯微火山灰年代學研究。研究表明，沉積物中含有來自日本、中國、朝鮮、俄羅斯（圖2）以及很可能是印度尼西亞的火山灰。這些記錄在久種湖中的顯微火山灰分布非常廣泛，例如，噴發自長白山的B-Tm火山灰在超過7000公里以外的格陵蘭冰芯中也有記錄，又如SH#12火山灰起源于距離久種湖約1900公里的俄羅斯舍維留奇（Shiveluch）火山，再如湖泊中的RK12-0819火山灰能跟位于6600公里以外的、印度洋深海鉆孔中發現的印尼火山灰在成分上匹配，暗示RK12-0819可能起源于印尼的火山。這些超遠距離傳播的火山灰提供了關鍵的等時標志層，使得精確對比日本北部和世界其他區域的古氣候記錄成為可能。另一方面，將火山灰標志地層跟久種湖高分辨率古環境記錄相結合，研究發現長白山千年噴發（近兩千年來地球上最大的火山噴發之一）并未對日本北部的環境產生顯著影響（圖3），證明該次大型噴發沒有跨區域的氣候、環境效應。

　　該研究利用火山玻璃的地層學、年代學和地球化學證據，報道了常規火山灰研究無法識別的顯微火山灰標志地層，擴展了相關標志層的分布范圍，更新了區域火山灰地層分布格架（圖4），同時還識別出一系列先前未知的、潛在的火山噴發事件（如可能的長白山早、中全新世噴發事件），對未來的火山學、晚第四紀年代學和古氣候學研究具有意義。

　　本研究近期發表于國際第四紀研究領域期刊Quaternary Science Reviews。項目得到中科院對外合作重點項目和中國科學院B類戰略性先導科技專項聯合資助。

圖1.研究區地圖，三角形示意活動火山，圓形示意古氣候記錄

圖2.玻璃地球化學顯示，久種湖中的遠源火山灰RK12-0225可以與俄羅斯舍維留奇火山(Shiveluch)的近源火山灰SH#12相互關聯

圖3.久種湖6000年以來的關鍵火山灰標志層結合湖泊高分辨率古環境記錄投圖，圖中可見長白山千年噴發火山灰B-Tm沉積以后，代表性的孢粉組合及含量并未發生太大變化

圖4.久種湖和水月湖 (Suigetsu) 的顯微火山灰記錄共同制約區域內關鍵火山灰標志層的最遠已知分布范圍