Dr. Straume legt de betekenis van dit project uit en wat aanvankelijk de interesse van het team in de verbinding wekte:"Ik ben geïnteresseerd in het verband tussen topografische evolutie en klimaatveranderingen, vooral de gevolgen van het openen en sluiten van strategische oceanische toegangspoorten.

‘Het verkennen van de link met de diepe aarde, wat we hier doen, is misschien wel wat mij het meest intrigeerde bij dit project. Het benadrukt hoe sommige van de gepostuleerde interacties tussen het binnenste van de aarde, het vaste oppervlak en de oceaan/atmosfeer steeds toegankelijker worden voor kwantitatieve analyses. verkenning.

"De bevindingen van dit artikel laten zien dat de dynamiek van het binnenste van de aarde de oppervlaktehoogte zou kunnen hebben beïnvloed op plaatsen waar dit waarschijnlijk heeft bijgedragen aan veranderingen in de oceaancirculatie, biogeografie en klimaat. Veranderingen in de topografie uit het verleden, en de mechanismen die dergelijke veranderingen veroorzaken, zijn belangrijk om klimaatveranderingen op geologische tijdschalen (over miljoenen jaren) te begrijpen."

Om dit te doen digitaliseerde Dr. Straume paleogeografische kaarten en andere beschikbare gegevens van Eurazië, Arabië en Noord-Afrika om digitale hoogtemodellen van vroegere topografie te genereren, waarbij hij deze vergeleek met nieuwe modellen van dynamische topografievorming gedurende hetzelfde tijdsinterval. Daarnaast heeft het team sedimentologische veldgegevens ingevoerd om de grenzen van de West-Siberische Zeeweg te beperken, evenals biologische gegevens om de migratie van soorten over landmassa's aan te geven, en daarmee aan te geven wanneer de zeeweg open of gesloten was.

Door het proces in meer detail te onderzoeken, onthult Dr. Straume hoe het team in staat was om topografie op geologische tijdschalen te reconstrueren:"De kaarten zijn afzonderlijk gedigitaliseerd voor elk van de tektonische platen waarop we ons in dit onderzoek hebben gericht, gebaseerd op tektonische-sedimentaire-palinspastische kaarten en andere beschikbare gegevens.

"De contouren van elke geologische eenheid werden handmatig getekend, waardoor individuele polygonen voor elke eenheid voor elke geologische tijdschijf ontstonden. Vervolgens hebben we hoogtes aan de eenheden toegewezen, deze samengevoegd in een raster dat het interessegebied omspande en de veranderingen daartussen gemodelleerd. waar we niet over gegevens beschikken, zijn de kaarten op grotere schaal relatief nauwkeurig, maar er zijn regionaal aanzienlijke onzekerheden in zowel tijd als ruimte, die we hebben geprobeerd te minimaliseren door ook andere gegevens in aanmerking te nemen, en de tektonische en geodynamische omgeving.>

Reconstructies laten zien dat Eurazië in het Eoceen (56-33,9 miljoen jaar geleden) bedekt was door een ondiepe zeeweg, terwijl Arabië op dat moment ook werd overspoeld door een epicontinentale (binnen)zee totdat deze tegen het late Mioceen (~11,6 miljoen jaar geleden) terrestrisch werd. De botsing van Eurazië en Arabië leidde uiteindelijk tot de sluiting van de Tethys Seaway ~20 miljoen jaar geleden, een diepe doorgang die de Atlantische en de Indo-Pacifische oceanen met elkaar verbond. Moderne oceaancirculatiepatronen komen voort uit deze afsluiting en beïnvloeden de overdracht van warmte, voedingsstoffen en watermassa's binnen en tussen oceaanbekkens van de evenaar naar de polen.

"De sluiting van de Tethys Seaway was belangrijk voor de oceaancirculatie in die zin dat het transport van de Indische naar de Atlantische Oceaan werd beperkt, wat de kracht van de Atlantic Meridional Overturning Circulation zou kunnen beïnvloeden en daardoor het klimaat wereldwijd zou kunnen beïnvloeden", zegt Dr. Straume.

"Als het niet was gesloten, had de ouverture in de Atlantische Oceaan zwakker kunnen zijn dan nu het geval is. Bovendien had het waarschijnlijk enige invloed op de ontwikkeling van modern-achtige Aziatische moessons. De sluiting vormde ook een landbrug waar zoogdieren overheen liepen, spelend een rol spelen in hun biogeografische verspreiding over Noord-Afrika, Arabië en Eurazië."

Dr. Straume en collega's onderzochten de rol van mantelconvectie om deze veranderingen te verklaren door gebruik te maken van hedendaagse metingen uit seismische tomografie (waarbij het binnenste van de aarde in beeld wordt gebracht met behulp van seismische golven van aardbevingen en explosies) en snelheden van lithosferische plaatbewegingen. Deze werden vervolgens gebruikt om 'achteruit te werken' en dichtheidsafwijkingen in de mantel door de tijd heen te bepalen, die konden worden gekoppeld aan dynamische topografie.

Het onderzoeksteam suggereert dat er een goed betrouwbaarheidsniveau bestaat voor mantelreconstructies gedurende het Cenozoïcum, maar dit neemt af in de geologische tijd en beperkt het gebruik van deze techniek dus verder tot in het Phanerozoïcum en daarna.

Dr. Straume suggereert:"Het betrouwbaarheidsniveau voor de mantelreconstructies en de bijbehorende paleodynamische topografie neemt snel terug in de tijd af. Het is moeilijk om een ​​kwantitatieve maatstaf voor deze onzekerheid te geven, maar over het algemeen is alles vóór ~60 Ma niet erg betrouwbaar." De dichtheid van de mantel wordt meer gelaagd en de stroomsnelheden nemen verder terug in de tijd af. Bovendien kunnen gebieden die vandaag de dag actieve opwelling/mantelpluimen ervaren, eerder onbetrouwbaar worden omdat de achterwaartse advectie geen rekening houdt met hoe lang deze actief is geweest."

De wetenschappers vonden echter wel een duidelijke correlatie tussen dynamische topografische gebeurtenissen en paleogeografische veranderingen in de West-Siberische Zee, evenals in Eurazië, met negatieve paleo-dynamische topografische afwijkingen in vergelijking met moderne dynamische topografieën.

Er wordt gemodelleerd dat de Euraziatische West-Siberische Zee tijdens het Eoceen tot 800 m lager lag dan nu. Dit geeft de rol aan die mantelconvectie mogelijk heeft gespeeld bij het transformeren van de mariene en terrestrische landschappen van de aarde, met opwelling onder Eurazië en subductie onder de Tethyszee. Ze onderzochten verder de rol van eustacy, een verandering van de zeespiegel als gevolg van het stijgen of dalen van land, om de opening van de West-Siberische Zeeweg te verklaren, maar kwamen tot de conclusie dat dit niet alleen had kunnen gebeuren om de zeeweg te produceren.

Het begrijpen van het openen en sluiten van oude zeewegen is belangrijk vanwege de implicaties voor de oceanografie en de biogeografische verspreiding van organismen, zowel in de oceaan als over landmassa's.

Veranderingen in de circulatiepatronen in de oceaan kunnen aanzienlijke gevolgen hebben gehad voor het transport van warmte van de tropen naar de polen tijdens een van de warmste perioden van de afgelopen 66 miljoen jaar, het Paleoceen-Eoceen Thermisch Maximum, en een open West-Siberische Zeeweg zou hebben kunnen bijdragen aan dit warmtetransport destijds.

Meer informatie: Eivind O. Straume et al, Impact van mantelconvectie en dynamische topografie op de Cenozoïsche paleogeografie van Centraal-Eurazië en de West-Siberische Zee, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI:10.1016/j.epsl.2024.118615

Journaalinformatie: Wetenschapsbrieven over de aarde en de planeet

© 2024 Science X Netwerk