东太平洋多金属结核记录揭示中更新世气候转型的金属成矿响应

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：A long-term record of the Mid-Pleistocene climate transition from the eastern Pacific: Metallogenetic transition of polymetallic nodule

　　本研究发现东太平洋克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）多金属结核的生长纹层清晰记录了中更新世转型期（MPT）南极底层水（AABW）的进退周期。通过地球化学参数（Ni/Co、Mn/Fe、MgO/CaO、SiO2/Al2O3）揭示的"三低一高"（氢化成因）与"三高一低"（成岩成因）模式，证实南极冰盖扩张、AABW强化与结核成矿作用存在成因耦合，为低纬度深海响应全球气候重组提供高分辨率档案。

　　

亮点

多金属结核就像深海中的"气候录音带"，用微米级的生长层记录着远古海洋的脉动。本研究通过解码这些金属结核的"生长密码"，首次系统揭示中更新世气候转型期南极底层水（AABW）在东太平洋的"呼吸节律"。

研究区域与采样点

我们的故事从东太平洋的克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）开始——这里是南极底层水（AABW）环球旅行的"终点站"。由于远离北大西洋深水形成区，太平洋深水就像个"老水团"，其缓慢的通风过程使得CCZ的结核对AABW变化特别敏感，堪称记录南极冰盖变化的"天然地震仪"。

微观结构

这些铁锰结核长得像夹心饼干！暴露在海水的顶面光滑如镜，埋沉积物的底面粗糙似砾（图3A）。顶部的生长层尤其精美（图3B），从内到外可分成三个主要生长期，如同树木年轮般记载着氢化成矿（海水直接沉淀）与成岩成矿（沉积物孔隙水贡献）的交替故事。

多金属结核年代学

结核的生长速度堪比"深海乌龟"（毫米/百万年级别）。有意思的是，成岩成因层的生长速度通常比氢成因层快得多。虽然钴经验公式能估算生长速率，但就像沙漏不如原子钟精确，我们选择更可靠的¹⁰Be/⁹Be定年法，它像高精度"地质秒表"，能捕捉到可能存在的沉积间断。

结论与启示

这些金属结核如同深海"时间胶囊"，连续记录了160万年来AABW的周期性"心跳"：Layer IV（160-115万年前）是AABW频繁进退形成的"氢成-成岩韵律层"；Layer II-III（115-90万年前）对应AABW撤退期的"成岩专属层"；而Layer I（90万年以来）则标记着AABW重新入侵的"氢成盛宴"。特别值得注意的是，90万年前的突变很可能意味着东太平洋底层水突破了某个关键的氧化还原阈值，驱动成矿模式从"沉积物主导"转向"海水主导"。这项研究证实CCZ多金属结核是中更新世气候转型的高分辨率"深海黑匣子"，为理解低纬度深海如何响应全球气候重组提供了全新视角。