南京1月22日電 (楊顏慈)中國科學院南京地質古生物研究所22日發(fā)布消息，該所博士研究生胡春林在導師朱茂炎研究員的指導下，對貴州和湖南地區(qū)四條剖面中的鐵絲坳/東山峰組進行了沉積巖相和相組合分析，并對下伏地層的變形構造進行了研究，發(fā)現新元古代“雪球地球”冰蓋動態(tài)變化特征。
該研究成果已于近期發(fā)表在國際地學期刊《古地理，古氣候，古生態(tài)》(Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology)上。此項研究受到中國科學院戰(zhàn)略先導專項(B)的資助。
鐵絲坳-東山峰組的沉積過程模式圖。南古所 供圖科學界普遍認為，成冰紀以全球性冰期事件為特征，沉積學、古地磁學和地質年代學研究表明在該時期至少發(fā)生了兩次地球從兩極到赤道幾乎完全被冰封的“雪球地球”事件，即較早的斯圖特冰期和較晚的馬里諾冰期，在中國分別以長安冰期和南沱冰期稱之。
科研人員解釋稱，“雪球地球”假說認為，當冰蓋從兩極擴張到一個關鍵緯度之后，由于冰反照率的緣故冰蓋將勢不可擋地急速侵入赤道區(qū)域，導致全球冰封。而由于全球冰封之后風化作用幾乎停滯，二氧化碳的消耗大大減少，來自火山等的二氧化碳不斷積累，最終超過一定閾值之后溫室效應會導致“雪球”的快速瓦解。
這一假說得到了地質年代學和地球化學等諸多研究的證實，但關于“雪球地球”中冰蓋的動態(tài)特征長期以來仍存在爭議。
爭議的焦點在于部分學者認為全球冰封會導致水循環(huán)的極大減弱，從而冰蓋應該是僵硬不動的。然而，大量的沉積記錄，比如垂向的沉積相變、波痕構造、冰下排水構造等，表明冰蓋是活躍而多變的，有人據此推斷當時可能存在開放水域，并非嚴格的“雪球地球”狀態(tài)。
那么，該時期的冰蓋是否具有動態(tài)屬性，而“雪球地球”的氣候模型下冰蓋是否可以活動多變呢？
為此，南古所有關科研人員啟動了該項研究。巖相分析結果表明，研究區(qū)域的鐵絲坳/東山峰組由4種巖相組成，沉積于近端冰海環(huán)境。
小寨(A)和五河(B)剖面的變形構造及圖解(C)。南古所 供圖研究發(fā)現，其沉積過程可分為5個階段：第1階段記錄了冰蓋與下伏地層的相互作用，下文提到的冰川構造變形即發(fā)生在這一階段；第2-4階段代表了冰蓋的前進-后退-前進過程，第5階段為最終冰消期。亦即是說鐵絲坳/東山峰組沉積記錄了至少兩次冰川進退過程，說明該時期的冰蓋是不穩(wěn)定的。
科研人員介紹，鐵絲坳/東山峰組底部的變形構造可自上而下分為5個變形區(qū)(Z1-Z5)，從Z1到Z5顯示出逐漸減弱的變形特征，表明造成變形的應力來自上覆冰蓋的運動。
其中Z2變形特征在現代的冰川變形中未曾報道，研究人員將其解釋為極高應力下的產物，并推斷造成此種變形的冰蓋需有極大的質量(即厚度)，比如“雪球地球”級別的冰蓋。但這種變形構造僅僅是一種地區(qū)性現象還是可以推廣到全球通用模型還有待更多地區(qū)的研究來論證。
研究證實，沉積巖相變化和冰川變形構造特征均表明長安冰期的冰蓋是不穩(wěn)定的、富于動態(tài)變化的。但冰蓋進退旋回并不一定意味著開放水域的存在或幾次離散的冰期，更有可能是冰蓋有一定程度的減薄和退卻，但并未迎來最終消融。這種模式與連續(xù)變化的巖相特征和高強度的冰下變形特征更加吻合，也更符合數值模擬的預測。(完)
