近日，上海交通大学海洋学院胡焕婷和侯书贵分别以第一和通讯作者身份在《Geophysical Research Letters》发表题为“δ¹⁸O of O₂ in a Tibetan Ice Core Constrains Its Chronology to the Holocene”的研究论文，上海交通大学为该成果的第一和通讯单位。该论文被选为GRL第49卷21期的封面论文。

准确建立冰芯的年代框架是冰芯研究的基础，也是利用冰芯记录重建古气候的前提。青藏高原及其毗邻地区是除两极外最大的冰川发育区，但山地冰芯由于底部迅速减薄，且易受融化等作用的影响，其定年工作更具挑战。1992年钻取的西昆仑山308.6m的古里雅冰芯的³⁶Cl定年结果显示，其底部年代可达~76万年。然而，青藏高原的达索普冰芯、普若岗日冰芯、东绒布冰芯、崇测冰芯和藏色岗日冰芯等的研究结果表明，其年代均囿于全新世（~1万年）。重新认识并解构青藏高原冰芯的年龄框架对于重建该区域的古气候信息具有重要的意义。

图1. 青藏高原崇测冰芯内的包裹气泡及无气泡的融化层

冰雪在沉积压实的过程中会形成封闭的气泡，将古代大气封存在冰芯包裹气泡内（图1）。大气的快速混合使得全球大气的同位素组成具有均一性，因此可将青藏高原冰芯包裹气泡内氧气的同位素值δ¹⁸O与已知年龄的两极冰芯的包裹氧气同位素进行对比，匹配出青藏高原冰芯的年龄。本研究以青藏高原216.6m的崇测冰芯样品为研究对象，首次测量了其冰芯包裹气体的氮、氧同位素及气体比值。结果表明，山地冰芯包裹氧气的δ¹⁸O会受到多种沉积后作用的影响，主要为季节性融化、气体损失及呼吸作用，因此需要对测量值进行相应的校正，提取包裹氧气δ¹⁸O的原始值。

首先，冰川融化时，大气会快速溶解于冰川融水并重新冻结，形成无气泡的融化层。由于难以判断大气溶解于融水中的饱和度，因此也难以校正此过程对冰芯包裹气体的氧同位素分馏。本研究通过包裹气体的δAr/N₂值和总气体含量，判别出融化层含量大于10%的样品并全部剔除，以避免其对定年结果造成误导。

图2. 气体损失及呼吸作用校正后的包裹气氧同位素定年结果指示崇测冰芯形成年代为全新世

气体损失和呼吸作用则可通过特定的同位素分馏系数进行矫正。气体损失的同位素分馏效应可通过对比平行样品间的差异来确定并校正，而呼吸作用消耗的氧气量则可以通过δO₂/N₂– δAr/N₂的斜率关系限定，再借助于瑞利分馏的公式校正。本研究借助于气体损失校正和呼吸作用校正，限定出了崇测冰芯包裹氧气δ¹⁸O的最大值和最小值，并分别与南极Siple Dome冰芯的包裹氧气δ¹⁸O匹配定年。结果显示崇测冰芯底部最大年龄范围为~3 – 9.799 ka（图2），与该冰芯已发表的¹⁴C定年结果一致，但与古里雅冰芯的年代范围相差了近两个量级。

本研究为青藏高原冰芯定年工作提供了新的独立证据。青藏高原冰芯年代的准确建立不仅是一项定年问题，而且有助于厘清青藏高原不同冰芯古气候记录之间的矛盾，以及进一步探讨青藏高原第四纪冰川变化问题等。

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL098368