從樹環(huán)到洞穴形成的許多自然記錄都記錄了塑造地球表面的力。

在最近的一項(xiàng)研究中，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員表明，另一種自然記錄(沉積物堆積在盆地邊緣)為科學(xué)家提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，幫助他們了解形成了數(shù)百萬年的地球的力量，并對(duì)當(dāng)今的理解產(chǎn)生了影響

該研究發(fā)表在《地質(zhì)》雜志上，并使用一種計(jì)算機(jī)模型將沉積物中的不同形態(tài)與氣候和構(gòu)造活動(dòng)的變化聯(lián)系起來。

UT的經(jīng)濟(jì)地質(zhì)局研究助理張進(jìn)宇說：“我們正在努力尋找一種區(qū)分構(gòu)造和氣候信號(hào)的方法。” “通過使用這種數(shù)值模型，我們突然擁有了在不同構(gòu)造和氣候下模擬世界的能力。”

該局的研究科學(xué)家ZoltánSylvester和Jacob Covault共同撰寫了該論文。

長期以來，地球科學(xué)家一直在尋找沉積盆地，以尋找有關(guān)地球過去氣候的線索。這是因?yàn)槌练e物的供應(yīng)與諸如降雨或降雪之類的環(huán)境因素緊密相關(guān)，這些因素通過侵蝕和沉積物在整個(gè)景觀中以及流向盆地的遷移來影響沉積物的產(chǎn)生。構(gòu)造因素也會(huì)影響沉積物的產(chǎn)生，增加的隆起與更多的沉積物有關(guān)，而減少的隆起與較少的沉積物有關(guān)。

然而，盡管知道沉積物供應(yīng)與氣候和構(gòu)造有關(guān)，但研究人員表示，對(duì)于這些現(xiàn)象的變化如何直接影響沉積物在長期尺度上沿盆地邊緣的沉積方式知之甚少。

這項(xiàng)研究改變了這一點(diǎn)，張先生使用開源計(jì)算機(jī)程序pyBadlands創(chuàng)建了一個(gè)“源到匯”的3-D模型，該模型跟蹤降水，構(gòu)造隆升和海平面的變化如何影響沉積物的侵蝕和沉積。該模型使用了喜馬拉雅山脈和印度河三角洲啟發(fā)的地形來追蹤沉積物，這些沉積物從山中流經(jīng)河流系統(tǒng)，并在數(shù)百萬年的時(shí)間內(nèi)沉淀在盆地邊緣。

Covault說：“這是第一個(gè)將地貌演化部分包含地層響應(yīng)，沉積響應(yīng)并以3-D形式進(jìn)行處理的模型。” “金宇在將所有這些整合在一起方面邁出了非常重要的一步。”

研究人員在3000萬年的模擬時(shí)間內(nèi)運(yùn)行了14種不同的場(chǎng)景(每種場(chǎng)景具有不同的氣候，構(gòu)造和海平面設(shè)置)，以調(diào)查景觀地形和沉積物沉積的變化。

不同的情景在沉積物沉積中產(chǎn)生了不同的模式，這使研究人員可以得出有關(guān)構(gòu)造和氣候因素如何影響盆地邊緣生長的一般結(jié)論。例如，隆升的變化需要數(shù)百萬年才能影響盆地邊緣沉積物的變化，但是一旦這些變化生效，它們就會(huì)為行為設(shè)定新的基準(zhǔn)。相反，降水的變化會(huì)引起急劇的變化，然后又恢復(fù)到氣候變化之前觀測(cè)到的沉積行為。

情景表明，海平面可能使構(gòu)造變化信號(hào)向盆地的傳遞復(fù)雜化。例如，海平面上升淹沒了沿海地區(qū)，并干擾了沉積物到達(dá)盆地邊緣。但是，當(dāng)這種情況與降水增加相結(jié)合時(shí)，泥沙供應(yīng)量就足夠大，可以到達(dá)盆地邊緣。

倫敦帝國理工學(xué)院的教授加里·漢普森(Gary Hampson)并未參與這項(xiàng)研究。他說，該模型為希望重建地球過去的地球科學(xué)家提供了重要指導(dǎo)。

他說：“結(jié)果提高了地學(xué)家對(duì)盆地邊緣地質(zhì)檔案中的構(gòu)造和氣候歷史的解釋的信心。”

在過去的兩年中，Zhang學(xué)習(xí)了Python編程語言，因此可以使用由悉尼大學(xué)的Tristan Salles開發(fā)的pyBadlands軟件。

西爾維斯特(Sylvester)利用類似的工具來研究河流系統(tǒng)中的侵蝕和沉積，他說，地球科學(xué)家可以使用的計(jì)算工具比以往任何時(shí)候都更容易獲得地球科學(xué)中長期存在但基本的問題。

他說：“這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。” “以定量的方式調(diào)查地層記錄變得越來越容易。”