IODP 361航次新成果： 非洲南部林波波河形成年代和机制新认识

　　2021年7月15日，国际著名地学杂志Geophysical Research Letters在线发表了兰州大学资源环境学院聂军胜教授团队及合作者关于南非林波波河形成时间及驱动机制的最新研究成果：“Climatic Forcing of Plio-Pleistocene Formation of the Modern Limpopo River, South Africa”。该成果利用国际大洋发现计划（IODP）361航次获得的宝贵样品，分析了林波波河口海洋沉积物的物源变化，进而探讨了非洲东南部林波波河的演化过程。

　　赞比西—林波波水系的演变决定着非洲南部的地貌演化和沉积物运输扩散模式等。传统观点认为，赞比西河上游在白垩纪时期与林波波河相连，形成了当时非洲最大的河流。古近纪深部地球活动引起的地壳挠曲将赞比西河上游水系与林波波河分开，奠定了现代赞比西河和林波波河水系的框架（图1a）。

图1 研究区地质地貌图及林波波河河口沉积物样品重矿物组合与潜在源区重矿物组合对比图

　　研究团队基于林波波河河口近海钻探岩芯（IODP 361-U1478A）的重矿物分析结果发现，林波波河河口沉积物的物源经历了四期不同的变化：3.98Ma，2.75-1.74Ma，1.04-0.21Ma和0.08-0Ma（图1b和图2e）。通过与现代林波波河不同河段采集的样品（图2f）对比，发现U1478A钻孔沉积物物源特征随着时间的变化，越来越接近林波波河上游沉积物的特征。结合已有的U1478A岩芯磁化率记录（图2d），确定了三个主要的物源变化界限3.5-3.3Ma，1.1-0.9Ma和0.2-0.1Ma（图2）。这一结果支持现代林波波河的形成是通过上新世—第四纪期间不断溯源侵蚀形成的，与传统认识存在较大差别。进一步的分析表明，除第三次物源变化外，其余两次林波波河河口沉积物物源变化发生的时间与区域或全球气候转型有较好的相关性（图2），由此推断晚新生代气候变化可能是林波波河形成的重要驱动力，挑战了深部地球过程导致南非河流形成的认识。

图2  IODP 361航次U1478A站点沉积物重矿物组合及与现代陆上沉积物重矿物组合和古气候记录对比图

a：深海δ¹⁸O记录（Lisiecki & Raymo, 2005）；b：非洲西南部ODP U1085站点δ¹³C记录（Maslin et al., 2012）；c：非洲东南部U1478站点δD_wax记录（Taylor et al., 2021）；d：U1478A孔的岩芯磁化率记录（Hall et al., 2017）；e：U1478A孔的重矿物组合记录；f：现代陆上沉积物的重矿物组合记录（Hahn et al., 2018）

　　除林波波河外，世界上其它地区的很多河流也在晚新生代发生了快速的调整或者重组。由此，研究团队认为上新世—第四纪气候变化可能是这些河流发生变化的一个重要驱动力。

论文的第一作者为兰州大学资源环境学院博士生杨婧，通讯作者为聂军胜教授和胡小飞教授，合作者包括米兰比可卡大学Eduardo Garzanti教授和伦敦大学Pieter Vermeesch教授等人。这项研究得到了国家自然科学基金中国南非合作项目（编号 41761144063）和同济大学海洋地质国家重点实验室以及111计划（编号BP0618001）的联合资助。