对大陆边缘预期存在的古代砂质沉积物的搜寻一无所获。这个显著的地质空白暗示着人们知之甚少的、强大的、全球规模的侵蚀过程，说明了气候剧变造成的深刻变化 

根据被广泛引用的常规模型，大约 3400 万年前的冷却和海平面的大幅下降应该导致了广泛的大陆侵蚀，并将大量的沙质物质沉积到海底。毕竟，这是自恐龙灭绝以来地球上最剧烈的气候转变之一。

然而，斯坦福大学对几十年前数百项研究的新审查报告称，在所有七大洲的边缘，几乎没有发现可追溯到这一转变的沉积物。本周，《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）杂志上发表了在地质记录中发现的这一巨大空白。

“结果让我们想知道，'所有的沉积物都去哪儿了？'”该研究的资深作者、斯坦福大学多尔可持续发展学院的 Welton Joseph 和 Maud L'Anphere Crook 教授斯蒂芬·格雷厄姆 （Stephan Graham） 说。“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在深海沉积记录中留下印记。”

地质差距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规模。

“我们第一次在全球范围内研究了在始新世-渐新世的极端过渡期间地球上最大的沉积物质量运动系统的研究不足的反应，”该研究的主要作者 Zack Burton 博士 '20 说，他现在是蒙大拿州立大学地球科学助理教授。

斯坦福大学地球和行星科学兼职教授蒂姆·麦克哈格 （Tim McHargue） 也是该研究的合著者。

从温室到冰室

在始新世-渐新世时期，地球经历了严重的行星冷却。南极洲出现了巨大的冰盖，这里以前没有冰，全球海平面暴跌，陆地和海洋生物遭受了严重的死亡。

在此之前，根据气候代理记录，在持续约 5600 万至 3400 万年前的始新世早期，地球经历了自 6600 多万年前恐龙在地球上行走以来最温暖的温度和最高的海平面。

Burton 及其同事最初专注于探索始新世早期条件对深海沉积系统的影响。由此产生的研究——于 2023 年发表在《自然科学报告》上——发现地球大陆边缘的海洋盆地中含有丰富的沙子沉积物。研究小组将这种沉积增加主要归因于加剧的气候和天气条件加剧，加剧了陆地的侵蚀。伯顿和同事们的好奇心被激起，随后将研究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“冰室”气候。

在这项新研究中，研究人员煞费苦心地研究了科学和技术文献，这些文献记录了一个多世纪以来海底以下几公里的古老沉积物。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。总共包括了全球 100 多个地理地点，勾勒了每个大陆陆地。

格雷厄姆说，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成为可能，这可能被证明具有很强的启发性。“地质历史上可能还有其他类似的事件需要更仔细的调查，”格雷厄姆说，“而开始的方法就是做我们所做的——对全球地质文献中的某些可疑时期进行真正彻底的调查。

“在某些情况下已经出版了几十年的文献，重新评估、重新调查和重新分析文献的实际过程是具有挑战性的，但可以非常富有成效，”伯顿说。“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。”

完全出乎意料

当 Burton 和他的同事们仔细研究汇编的数据清单时，他们对明显的沉积物缺席越来越感到困惑。

“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那样，”伯顿说。“相反，我们看到突出的、广泛的侵蚀不整合面——换句话说，岩石记录中的空白——是在始新世-渐新世的极端气候冷却和海洋学变化期间形成的。”

研究人员提供了一些理论来解释为什么会出现这种缺乏沉积物的情况。由海水的温度和盐度驱动的强劲海底洋流可能已经被重大气候变化触发或放大，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较近的沉积盆地，将沉积物推向更远的海底深海平原。更多受区域限制的过程，如南极洲周围的冰川侵蚀，也可能起到了一定作用。

无论是什么机制在起作用，它们共同在各大洲的海洋盆地中创造了类似的侵蚀场景。这种无处不在指向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，无处不在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新观察到的沿大陆边缘的重大影响可以帮助研究人员更好地掌握当今正在发生的气候变化的全球巨大性。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，但它正在以惊人的速度发生。

“我们的发现可以帮助我们了解面对快速气候变化时地球表面可能发生的各种根本变化，”格雷厄姆说。“地质历史为现在，尤其是未来提供信息。”