德雷克海峡是全球大洋环流与气候系统的关键组成部分，其开启形成了南极绕极流，但受南极半岛古地理位置约束不足影响，学界对于海峡初始开启时间长期争议巨大，不同研究给出的时间跨度从古新世延续至中新世，也阻碍了对全球大洋环流演变、新生代全球降温成因的深入探究。

针对这一科学问题，我校海洋学院高亮教授、赵越教授，联合东华理工大学裴军令教授、首都师范大学杨振宇教授等国内外同行，依托中国南极考察（国际合作），在南极半岛、南设得兰群岛开展系统野外取样，获得古地磁与锆石U-Pb年代学新数据，结合板块重建、海洋沉积与同位素记录、数值模拟结果，精确限定德雷克海峡初始开启时限，并阐明其构造背景与气候环境效应，取得如下关键认识：

（1）获取两组关键精确年龄与古地磁极数据。南极半岛巴钱斯岛花岗岩年龄约为~59 Ma，限制了南极半岛这一时期的古地磁极年代；南极半岛阿纳格拉姆岛岩体年龄为~55 Ma，结合乔治王岛等区域的数据，获得了南极半岛~55 Ma可靠古地磁极。

（2）厘清南极半岛板块运动规律。~90-62 Ma南极半岛仅发生小幅顺时针旋转；~62-59 Ma期间半岛发生显著顺时针旋转，并直接造成南极半岛与南美巴塔哥尼亚安第斯山脉分离，标志德雷克海峡至少浅部通道开启。该板块运动动力源于凤凰板块向南极半岛的俯冲速率存在南北差异。

（3）建立构造-海洋-气候的关联机制。德雷克海峡初始开启后形成雏形南极绕极流，改变全球深水环流格局，使得大洋深水来源从多区域汇集转变为以南大洋为单一源区。同时引发南大西洋、南太平洋深海沉积间断、海水溶解氧含量同步转变，全球底栖有孔虫碳、氧同位素发生明显波动，并触发古新世全球降温。模拟结果显示，海峡仅浅部贯通就可以导致南大洋温度下降~1-2℃，是该阶段全球变冷的主要驱动因素。

本研究回答了地球科学领域长期悬而未决的关键问题之一：德雷克海峡何时初始打开？揭示了南极半岛在~62-59 Ma期间发生的一次关键的构造旋转是打开海峡的“扳机”。该发现将海峡的打开与同时期全球海洋环流与深海环境的剧变和显著全球降温事件在时间上对应起来，证实地质构造活动通过改变洋流，能够影响全球气候，深化了对地球各圈层（岩石圈-水圈-大气圈）相互作用机制的理解。

图1 德雷克海峡的初始打开改变了全球大洋环流模式与全球温度

本研究受到国家自然科学基金和德国科学基金会资助联合资助。成果发表于《Geophysical Research Letters》：Liang Gao*, Xiaoqian Guo, Junling Pei*, Javier N. Gelfo, Xinwei Hu, Sha Li, Tian Jiang, Meinan Shi, Xuelian You, Fang Gu, Yunying Zhang, Zhen Sun, Zhiliang He, Ruoshuang Li, Yabo Tong, Zhenyu Yang,& Yue Zhao. (2025). The initial opening of the drake passage occurred during ca. 62‐59 Ma. Geophysical Research Letters, 52(7), e2024GL111455.

全文链接：https://doi.org/10.1029/2024GL111455