貴陽分部廣州分部
網站地圖聯系我們所長信箱建議留言內部網English中國科學院
 
 
首頁概況簡介機構設置研究隊伍科研成果實驗觀測合作交流研究生教育學會學報圖書館黨群工作創新文化科學傳播信息公開
  新聞動態
  您現在的位置:首頁 > 新聞動態 > 學術前沿
【前沿報道】Science:地質學和天文學約束下的太陽系混沌及古新世-始新世界線年齡
2019-10-21 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  古氣候研究的一個難點是年代框架的構建。精準的時間標尺是厘清古氣候事件的開始、發展和結束這一全過程,進行不同區域環境效應對比,以及探討事件發生機理的前提。古氣候學家通常基于旋回地層學和天文年代學來構建精細時間標尺。該方法的可靠性依賴于太陽系軌道運動數值解的準確度。目前,學術界通過軌道參數計算,已獲得過去50 Ma以來完全校正的絕對年齡天文時間標尺。超過50 Ma,由于太陽系的混沌性,初始條件和參數的微小變化均會導致數值解的巨大差異(Laskar et al., 2004Ma et al., 2017),很難獲得唯一的天文年代標尺。從古氣候角度而言,50-60 Ma是一個特殊時期,該時期發生了多次由CO2快速注入到海氣系統誘發的增溫事件,其中一個典型是古新世-始新世極熱事件(PETM)。但到目前為止,由于缺少精細時間標尺,有關PETM事件持續時長以及驅動機制仍然存在較大爭議。因此,結合地質數據和太陽系軌道運動數值解,構建50-60 Ma天文校正的時間標尺顯得尤為重要。 

  最近,夏威夷大學海洋和地球科學技術學院Richard E. Zeebe教授及其合作者基于地質數據和天文學約束,構建了50-58 Ma絕對年齡天文時間標尺,研究成果發表于Science。他們通過對ODP1262鉆孔早新生代顏色數據(a*)的譜分析發現(圖1),在深度域上存在5.1m1.25m的周期信號,分別對應于偏心率的長周期(405 kyr)和短周期(100 kyr)。根據譜分析結果,對顏色數據進行高斯濾波,提取出低頻組分并進行加和構建出靶數據(a**)。進一步通過計算靶數據(a**)同太陽系軌道運動數值解之間的均方根偏差(RMSD),獲得了最優天文數值解——ZB18a(圖2)。 

1  ODP1262鉆孔色度數據(a*)譜分析結果(Zeebe and Lourens, 2019, Supplementary materials

2  ODP1262鉆孔顏色反照率a*的數據分析及其同天文數值解ZB18a的對比(Zeebe and Lourens, 2019

  新的天文年代標尺(ZB18a)為PETM事件提供了三點新認識:(1)古新世-始新世界線年齡為56.01±0.05 Ma,明顯區別于以往的研究結果(55.5-55.9 Ma)(Weterhold et al., 2007Charles et al., 2011),為進行全球性生物環境效應對比研究提供了更為準確的時間錨點;(2PETM事件主體持續時間為170±30 kyr;(3)以往研究認為PETM事件的觸發同地球軌道參數的配置沒有必然的聯系(Weterhold et al., 2007),然而根據新的年代標尺,PETM事件的發生與偏心率最大值時期在時間上是一致的,表明該事件具有天文驅動機制。此外,研究者還發現地球軌道偏心率在~50 Ma呈現出明顯的共振轉變(圖3),進一步證實了該時期太陽系的混沌性特征。 

3  天文數值解共振轉化

  該研究通過地質數據和天文學的約束,構建了早新生代絕對天文時間標尺(ZB18a),為進一步系統研究早新生代極熱事件發生、發展過程及進行全球氣候環境效應的對比奠定了堅實的年代學基礎。     

  主要參考文獻 

  Charles A J, Condon D J, Harding I C, et al. Constraints on the numerical age of the PaleoceneEocene boundary[J]. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2011, 12(6).鏈接 

  Laskar J, Robutel P, Joutel F, et al. A long-term numerical solution for the insolation quantities of the Earth[J]. Astronomy & Astrophysics, 2004, 428(1): 261-285.鏈接 

  Ma C, Meyers S R, Sageman B B. Theory of chaotic orbital variations confirmed by Cretaceous geological evidence[J]. Nature, 2017, 542(7642): 468-470.鏈接 

  Westerhold T, R?hl U, Laskar J, et al. On the duration of magnetochrons C24r and C25n and the timing of early Eocene global warming events: Implications from the Ocean Drilling Program Leg 208 Walvis Ridge depth transect[J]. Paleoceanography, 2007, 22(2).鏈接 

  Zeebe R E, Lourens L J. Solar System chaos and the Paleocene–Eocene boundary age constrained by geology and astronomy[J]. Science, 2019, 365(6456): 926-929.鏈接     

  (撰稿:陳祚伶/新生代室)


歡迎各位老師自由撰稿,報道最新研究成果與前沿進展。自由撰稿的老師請提前聯系科技處,避免與已有約稿主題重復。感謝您的大力支持!

 
地址:北京市朝陽區北土城西路19號 郵 編:100029 電話:010-82998001 傳真:010-62010846
版權所有© 2009- 中國科學院地質與地球物理研究所 京ICP備05029136號 京公網安備110402500032號
重庆时时五星直选