Krachten die het aardoppervlak vormen, zijn vastgelegd in een aantal natuurlijke archieven, van boomringen tot grotformaties.

In een recente studie, onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin laten zien dat een ander natuurlijk record - sedimenten die samengepakt zijn aan de randen van het bassin - wetenschappers een krachtig hulpmiddel biedt om de krachten te begrijpen die onze planeet gedurende miljoenen jaren hebben gevormd, met implicaties voor het huidige begrip

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Geologie en gebruikt een computermodel om verschillende patronen in de sedimentaire afzettingen te verbinden met verschuivingen in klimaat en tektonische activiteit.

"We proberen een manier te vinden om de tektoniek en de klimaatsignalen te onderscheiden, " zei hoofdauteur Jinyu Zhang, een onderzoeksmedewerker bij het Bureau of Economic Geology van de UT. "Door dit numerieke model te gebruiken, hebben we plotseling dit vermogen om de wereld onder verschillende tektoniek en klimaat te simuleren."

Zoltán Sylvester en Jacob Covault, zowel onderzoekswetenschappers van het bureau, co-auteur van het artikel.

Geowetenschappers hebben lang naar sedimentaire bekkens gekeken voor aanwijzingen over het klimaat van de aarde in het verleden. Dat komt omdat sedimentaanvoer nauw verbonden is met omgevingsfactoren, zoals regen of sneeuwval, die de vorming van sediment beïnvloeden door erosie en sedimenttransport door een landschap en in een bassin. Tektonische factoren beïnvloeden ook de vorming van sediment, met toenemende opwaartse kracht geassocieerd met meer sediment en afnemende opwaartse kracht met minder.

Echter, ondanks dat kennis over sedimentaanvoer verband houdt met klimaat en tektoniek, de onderzoekers zeiden dat er weinig bekend is over hoe veranderingen in deze verschijnselen rechtstreeks van invloed zijn op hoe sediment wordt afgezet langs bekkenranden over lange tijdschalen.

Deze studie verandert dat, waarbij Zhang het open-source computerprogramma pyBadlands gebruikt om een ​​"source-to-sink" 3D-model te maken dat bijhoudt hoe veranderingen in neerslag, tektonische opheffing en zeespiegel beïnvloeden sedimenterosie en afzetting. Het model maakt gebruik van topografie geïnspireerd door het Himalaya-gebergte en de Indus River Delta om het sediment te volgen terwijl het zich een weg baant vanuit de bergen, door een riviersysteem, en vestigt zich in de loop van miljoenen jaren in een bekkenrand.

"Dit is een van de eerste [modellen] die het landschapsevolutiegedeelte met de stratigrafische respons plaatst, afzettingsreactie, en doe het in 3D, " zei Covault. "Jinyu heeft echt een geweldige stap gezet om dit allemaal samen te stellen."

De onderzoekers voerden 14 verschillende scenario's uit, elk met een ander klimaat, tektonische, en zeeniveau-instellingen - over een gesimuleerde periode van 30 miljoen jaar om veranderingen in landschaptopografie en sedimentafzetting te onderzoeken.

De verschillende scenario's creëerden verschillende patronen in sedimentafzetting, waardoor de onderzoekers algemene conclusies konden trekken over hoe tektonische en klimatologische factoren de groei van de bekkenmarge beïnvloeden. Bijvoorbeeld, veranderingen in opwaartse druk hebben miljoenen jaren nodig om veranderingen in de sedimenten van de bekkenrand te beïnvloeden, maar als die veranderingen eenmaal van kracht zijn, ze zetten een nieuwe basis voor gedrag. In tegenstelling tot, veranderingen in neerslag veroorzaken een veel abruptere verandering, gevolgd door een terugkeer naar het depositiegedrag dat werd waargenomen vóór de klimaatverandering.

De scenario's toonden aan dat zeeniveau de levering van het signaal van tektonische verandering in het bekken mogelijk zou kunnen bemoeilijken. Bijvoorbeeld, een stijging van de zeespiegel overstroomde kustgebieden en belemmerde het sediment dat een bekkenrand bereikte. Maar toen dit scenario gepaard ging met meer neerslag, de sedimentaanvoer was groot genoeg om de bekkenrand te bereiken.

Gary Hamson, een professor aan het Imperial College London die geen deel uitmaakte van de studie, zei dat het model belangrijke richtlijnen biedt voor geowetenschappers die het verleden van de aarde willen reconstrueren.

"De resultaten vergroten het vertrouwen waarmee geowetenschappers tektonische en klimatologische geschiedenissen in de geologische archieven van bekkenranden kunnen interpreteren, " hij zei.

Zhang heeft de afgelopen twee jaar de programmeertaal Python geleerd, zodat hij de pyBadlands-software kon gebruiken, die is ontwikkeld door Tristan Salles van de Universiteit van Sydney.

Sylvester, die soortgelijke instrumenten gebruikt om erosie en sedimentatie in riviersystemen te bestuderen, zei dat de computerhulpmiddelen die beschikbaar zijn voor geowetenschappers, al lang bestaande maar fundamentele vragen in de geowetenschappen toegankelijker dan ooit maken.

"Het is een spannende tijd, " zei hij. "Het is steeds gemakkelijker om het stratigrafische record op een kwantitatieve manier te onderzoeken."