斯坦福大学的研究揭示了始新世-渐新世冷却期间海底沉积物中意想不到的空白，挑战了过去的假设，并为沉积过程和当今的气候变化影响提供了新的见解。
斯坦福大学的一项研究挑战了3400万年前气候变化导致大量沉积物沉积的预期，而是发现了一种全球侵蚀模式。这一发现为气候变化对沉积系统的影响提供了见解。
根据被广泛引用的传统模型，大约3400万年前的冷却和海平面的大幅下降应该导致广泛的大陆侵蚀，并在海底沉积了大量的砂质物质。毕竟，这是自恐龙灭绝以来地球上最剧烈的气候转变之一。
斯坦福大学对几十年前的数百项研究进行了新的回顾，相反地报告说，在所有七大洲的边缘，几乎没有发现可以追溯到这一转变的沉积物。最近在《地球科学评论》上发表了地质记录中这一全球广泛空白的发现。
斯坦福大学多尔可持续发展学院Welton Joseph and Maud L'Anphere Crook教授、该研究的资深作者Stephan Graham说：“研究结果让我们想知道，‘所有的沉积物都去了哪里？’”。“回答这个问题将有助于我们更好地了解沉积系统的功能以及气候变化如何影响深海沉积记录。”
地质空白为沉积物沉积和侵蚀过程以及剧烈气候变化带来的更广泛的环境信号提供了新的见解，这可以帮助研究人员更好地掌握当今气候变化的严重性。
“我们首次对始新世-渐新世极端过渡期间地球上最大的沉积物质量运动系统的未充分研究的反应进行了全球考察，”研究主要作者Zack Burton博士说，他现在是蒙大拿州立大学地球科学助理教授。
斯坦福大学地球与行星科学副教授Tim McHargue也是该研究的合著者。
在始新世-渐新世期间，地球经历了深刻的行星冷却。巨大的冰盖出现在以前没有冰的南极洲，全球海平面暴跌，陆地和海洋生物严重死亡。
在此之前，根据气候代理记录，在大约5600万至3400万年前的始新世早期，地球的温度和海平面是自6600多万年前恐龙在地球上行走以来最高的。
作者最初专注于探索早始新世条件对深海沉积体系的影响。2023年发表在《自然科学报告》上的这项研究发现，地球大陆边缘的海洋盆地中有丰富的富含沙子的沉积物。研究小组将这种沉积增加主要归因于气候和天气条件加剧，加剧了土地侵蚀。他们的好奇心被激起了，作者随后将调查扩展到始新世晚期和渐新世早期，当时地球突然从“温室”和“温室”气候转变为相反的“冰库”气候。
在这项新研究中，研究人员煞费苦心地研读了记录海底数公里以下古代沉积物的科学技术文献，调查了过去十年至一个多世纪前发表的研究。文献包括海上石油和天然气钻探研究、陆上岩石露头研究，甚至对地震数据的解释，以推断始新世-渐新世沉积物特征。总共包括了全世界一百多个地理位置，概述了每个大陆。
作者说，虽然这项研究的文献分析方法本身并不新鲜，但庞大的在线数据库使这种方法的规模可能非常有启发性。作者说：“地质历史上可能还有其他类似的事件需要更仔细的调查，而开始调查的方法就是做我们所做的事情——对某些可疑时期的全球地质文献进行彻底的调查。”
作者说：“重新评估、重新调查和重新分析在某些情况下已经发表了几十年的文献的实际过程是具有挑战性的，但可能会非常富有成效。”。“这种方法可以带来令人兴奋和意想不到的发现，就像我们在这里所做的那样。”
当作者翻阅汇编的数据清单时，他们对明显的沉积物没有显示越来越困惑。
作者说：“我们没有看到丰富的富含沙子的沉积物，就像我们对始新世早期温暖气候的研究一样。”。“相反，我们看到，在始新世-渐新世的极端气候变冷和海洋变化期间，形成了突出的、广泛的侵蚀不整合面，换句话说，岩石记录中的空白。”
研究人员提出了一些关于为什么会出现这种沉积不足的理论。由水温和盐度驱动的剧烈海底洋流可能是由主要的气候变化引发或放大的，可能会侵蚀海底并冲走从大陆流出的沉积物。与此同时，海平面下降暴露的大陆架机制可能使沉积物完全绕过沉积盆地中较近的部分，将沉积物送到更远的海底深海平原。更受地区限制的过程，如南极洲周围的冰川侵蚀，也可能发挥了作用。
无论机制如何，它们共同在每个大陆周围的海洋盆地创造了类似的侵蚀场景。这种普遍性指向了研究人员所说的全球控制——这意味着从最高的陆地到最深的水域，到处都能感受到深刻的气候变化。
通过这种方式，始新世-渐新世边界的突然气候事件及其沿大陆边缘新观察到的实质性影响可以帮助研究人员更好地掌握当今气候变化的全球严重性。斯坦福大学的研究人员表示，尽管与始新世-渐新世过渡相比，过去几个世纪人为造成的气候变化目前总体规模要小得多，但其发生速度惊人。
作者说：“我们的发现可以帮助我们了解在快速气候变化的情况下，地球表面可能发生的根本性变化。”。“地质历史告诉我们现在，尤其是未来。”
参考文献：“Global Eocene-Oligocene unconformity in clastic sedimentary basins” by Zachary F.M. Burton, Tim R. McHargue and Stephan A. Graham, 7 October 2024, Earth-Science Reviews.
