由于地球磁場(chǎng)對(duì)入射進(jìn)入地球大氣圈的宇宙射線通量具有顯著的屏蔽作用，使得大氣中宇宙成因核素10Be的產(chǎn)率與地磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化存在明確的反相關(guān)關(guān)系。因此利用不同沉積物中的10Be記錄，通過(guò)數(shù)理方法提取出指示大氣成因10Be產(chǎn)率的信號(hào)，就可以有效地示蹤同時(shí)期地磁場(chǎng)相對(duì)強(qiáng)度的變化以及與地磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱密切相關(guān)的地磁場(chǎng)極性倒轉(zhuǎn)事件的特征以及極性倒轉(zhuǎn)過(guò)程。布容-松山倒轉(zhuǎn)（Brunhes-Matuyama reversal，B-M）事件是第四紀(jì)發(fā)生的最近一次地磁極性倒轉(zhuǎn)事件，是晚第四紀(jì)地層劃分以及全球氣候記錄對(duì)比的重要時(shí)間標(biāo)記。多年來(lái)，中外學(xué)者曾利用冰芯、深海記錄、中國(guó)黃土以及火山巖記錄對(duì)B-M倒轉(zhuǎn)事件發(fā)生的時(shí)間、倒轉(zhuǎn)過(guò)程尤其是海陸記錄這一事件“不同步”的現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究。然而，截至目前尚未見(jiàn)到利用陸相湖泊沉積物中的宇宙成因核素10Be來(lái)示蹤B-M地磁極性倒轉(zhuǎn)事件的研究成果報(bào)道。
中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所周衛(wèi)健院士及其團(tuán)隊(duì)在前期利用黃土10Be成功解決海陸B-M倒轉(zhuǎn)事件氣候記錄不同步的工作基礎(chǔ)上，以鶴慶古湖泊沉積物為研究對(duì)象，首次探討了利用湖泊沉積物10Be來(lái)示蹤B-M極性倒轉(zhuǎn)事件的可行性。通過(guò)高分辨率的10Be、9Be等氣候代用指標(biāo)的測(cè)試分析，提出利用10Be/9Be比值來(lái)指示與地磁場(chǎng)強(qiáng)度變化密切相關(guān)的10Be相對(duì)產(chǎn)率變化的思路。研究結(jié)果顯示B-M倒轉(zhuǎn)事件發(fā)生年代為~768.6-778.5 ka，位于MIS 19階段。該記錄與全球其他沉積物記錄具有良好的一致性，但和同剖面古地磁測(cè)定結(jié)果相比，可能存在0-60 cm的深度“錯(cuò)位”。通過(guò)綜合對(duì)比分析，研究者認(rèn)為沉積物剩磁的鎖固效應(yīng)（lock-in）是造成這種“錯(cuò)位”的主要原因。該項(xiàng)研究進(jìn)一步表明，將傳統(tǒng)的古地磁參數(shù)測(cè)量和10Be示蹤方法相結(jié)合來(lái)示蹤深海沉積物及穩(wěn)定的湖泊沉積物中記錄的地磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)事件轉(zhuǎn)換過(guò)程，可以校正由于lock-in效應(yīng)產(chǎn)生的剩磁信號(hào)記錄層位的深度位移，從而獲得更加精確的地磁極性倒轉(zhuǎn)事件的記錄信息。該項(xiàng)研究成果目前已發(fā)表在Quaternary Science Reviews期刊上（Du Y J, Zhou W J*, Xian F, Qiang X K, Kong X H, Zhao G Q, Xie X J, Fu Y C. 10Be signature of the Matuyama-Brunhes transition from the Heqing paleolake basin. Quaternary Science Reviews, 2018, 199, 41-48.）。
由于湖泊沉積物中10Be的來(lái)源和行為較為復(fù)雜，該項(xiàng)研究?jī)H是針對(duì)鶴慶古湖泊沉積物的一個(gè)初步探索。后續(xù)還需要開(kāi)展多個(gè)具有不同湖泊/流域特征的沉積物研究工作，才能在湖泊10Be環(huán)境示蹤研究以及沉積物剩磁獲得過(guò)程與機(jī)理的認(rèn)知方面取得更為系統(tǒng)、全面的理解。
圖 1. 利用10Be示蹤B-M界線與古地磁結(jié)果的比較。
圖 2. 鶴慶湖泊沉積物重建的大氣10Be產(chǎn)率與鶴慶及其他沉積物相對(duì)古地磁場(chǎng)強(qiáng)度的對(duì)比。
