海蚀洞研究显示古代海平面上升极快

海蚀洞研究显示古代海平面上升极快

西班牙最大的岛屿──马略卡岛,不仅是到地中海度假的理想去处,而且也是有关地质记录的一个宝库,因为多亏了该岛长期的地质稳定性,海岸洞穴精确地将海平面的高度记录在岩石构造上。相对来说,马略卡岛一直没有受到建筑或冰川起伏的影响。此外,洞穴中有着一系列被称为“洞穴堆积物”的构造(如:石笋),分布在各种高度,有的高于当今的海平面,有的低于当今的海平面。随着时间的推移,由于受到相当于海平面高度的水流冲击,在洞穴堆积物的碳酸盐外壳上留下了记录。

因此,一组地质学家开始确定在过去的135,000年期间海平面所经历的变化。在五个不同的洞穴中,他们从位于不同高度的六种构造上采集了岩石样品。研究人员发现,81,000年前的海平面比当今的海平面大约高出1米。然而,研究人员认为当时正在经历一次冰期,大量的水本应该以冰的形态被封锁在冰川中,因而本应该使海平面降低多达30米。

更为令人不安的是,地质记录表明海平面的升降速度很快,一个世纪可以达到两米的起伏,这个速度是过去的100年中海平面实际上升速度的近12倍,说明在人的一生中可能会见到海平面达到1米的上升幅度。“这对于关注未来的海平面变化有着重大的意义,”爱荷华大学的地质科学家杰弗里·多瑞尔说,“我们的研究表明冰的融化和形成速度是很快的。我们需要进一步考虑造成这些急剧变化的机制,因为气候变化日益迫近,我们关注着气候变化的未来。”多瑞尔是这项新研究的首要发起人,研究成果发表在2月12日出版的《科学》杂志上。

通过对出现在洞穴堆积物外壳上的放射性铀和钍进行衰变测量,地质学家们确定了岩层的形成时期。因为对洞穴中水面高度的跟踪观察正好到达当今的海平面高度,而马略卡岛通常具有稳定的地质状况,所以跟珊瑚礁或古代海岸线上留下的记录相比,这种地质记录为古代海平面高度提供了更为精确的测量。然而在过去,珊瑚礁或古代海岸线记录通常用来估计原始海平面的高度。事实上,这里的洞穴堆积物记录支持来自加勒比群岛以及美国东西海岸的发现──81,000年前,海平面至少跟目前一样高,或者很可能更高。

通过跟踪观察各个时期以来海平面的变化,地质学家们能够排除这种情况:陆地高度的变化导致了上述发现。这是因为洞穴中的海平面高度在过去的3,000年中一直保持稳定,即使在地中海盆地作为整体下降了大约60厘米情况下,洞穴中的海平面依然保持稳定。况且,这种记录跟在世界其他地方的采样中所发现的其他时期海平面高度是一致的。

地球轨道的轻微变化被称为“米兰科维奇旋回”,这种旋回导致当时照射在北半球的阳光增加。尽管如此,研究人员仍然不清楚是什么原因可能会造成当时的海平面上升。“或许不牢固的冰是造成海平面快速上升的部分原因,”多瑞尔推测道,“但是,我们甚至无法确切地了解当时所结的冰是什么形状的。”

然而,南佛罗里达大学的地质学家、该研究的合作者博格丹·奥那克指出:岩石记录还表明,在没有轨道旋回的情况下海平面的高度仍然可以变化,米兰科维奇旋回无法彻底解释冰在过去十万年期间的形成或融化情况。现在看来,很明显岩石记录所显示的海平面较高。“还有来自珊瑚礁和海阶的其他证据,这些证据也表明了当时的海平面处于高位,”奥那克说,“肯定存在一次大规模的融化事件,至于该事件到底是如何引起的,仅仅利用这一套数据资料是很难搞清的。”

宾夕法尼亚州立大学的冰川学家理查德·阿利没有参与这项研究,但他声称这些发现是“可靠而细致的”,并指出这项研究进一步证实了冰盖可能会发生快速的变化。 “该研究表明冰体的收缩和膨胀速度可能会很快,”他说,“这个速度是令人吃惊的,但并非不可能。”同时他警告说,要想验证这个发现,将需要进一步研究。

然而,有一点是明确的:该发现强调了地球的气候有多么复杂。“很明显,各种温室气体对于气候变化是很重要的,”多瑞尔说,“可是它们并不是起主要作用的唯一因素,这一点也是很明显的。”

来源:科学美国人Sea Caves Reveal Rapid Rise in Ancient Ocean Levels,译文来自:胡德良的译文