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科学家收集新证据 证明环礁是由海平面的周期性变化形成的

海洋地质学家和海洋学家AndréDroxler知道Charles Darwin关于环礁的理论是不正确的。但是研究珊瑚礁40多年的Droxler理解为什么达尔文的模型在教科书,大学演讲厅,自然科学博物馆和Wikipedia条目中仍然存在。

最近从莱斯大学退休的德罗克斯勒说:“它是如此的美丽,如此简单和令人愉悦,以至于每个人都还在教它。” “您可以在地球科学和海洋科学中找到的每本入门书籍都具有达尔文模型。如果他们在海洋科学101中教授有关礁石或碳酸盐的一件事,那么他们将教该模型。”

赖斯(Droxler)是赖斯(Rice)的地球,环境与行星科学教授33年,他希望用37页的关于环礁成因的巡回论文来打破记录。该论文于本月发表在《海洋科学年度评论》上,由Droxler和法国海洋开发研究所(IFREMER)的海洋地质学家兼海洋学家,长期合作者StéphanJorry合着。

达尔文关于环礁形成的理论于1842年发表,距他传奇性的航行于英国测量船HMS Beagle的航程已经六年。达尔文是一名受过培训的地质学家,他对在小猎犬号(Beagle)五年中遇到的岩石和地貌非常感兴趣。该船的主要任务是调查海岸线和航行危险,该船的命令包括收集珊瑚礁周围的潮汐和海洋深度的详细观测资料。

德罗克斯勒在谈到皇家海军时说:“他们花了很多时间绘制珊瑚礁图,因为它们对运输造成了极大的危害。” 环礁特别有趣且危险。有些顶着低洼的岛屿,但有些顶着锯齿状的珊瑚礁环,就坐落在水面以下,准备将其底部从过往的船只上撕下来。德罗克斯勒说:“它们从海洋的深渊中出来几乎没有深度。” “因此,他们需要确切知道他们的位置。”

在小猎犬,像每一个皇家海军船只,进行图表与所有已知的标记的位置礁,达尔文把这些在他的1842纸使用。

Droxler说:“他发布了一张精美的地图,汇集了地球上所有已知的珊瑚礁。” “当您将今天的珊瑚礁卫星图像与他的地图进行比较时,这真是令人惊讶。它几乎是相同的。它的准确性令人难以置信。”

但是,与仅将珊瑚礁标记为航行危险的海军地图不同,达尔文系统地将每个类别归为三类。那些依附在陆地上的人称他为边缘礁。从陆地上分离出来并被泻湖隔开的是礁石。第三类是环礁,环礁环绕一个中央泻湖,但没有土地。

当时,地质学家认为各大洲正在稳步上升,脱离了地球,海洋也在不断下沉。达尔文注意到,边缘礁和屏障礁都倾向于围绕火山岛,因此他推断最初形成在火山岛边缘的礁石。当火山死亡并慢慢沉入大海时,礁石保留了下来,首先变成了一个单独的隔离礁,最后在火山完全沉没后变成了一个环礁。

Droxler说,他对达尔文在他的时代中对珊瑚礁所知的一切进行综合的能力感到敬畏,并提出了一个如此简单,全面而引人注目的理论模型。Droxler说,但除了美丽之外,达尔文还无法准确预测环礁的形成方式,因为他缺少关键信息。

Droxler说:“海平面的周期性变化驱动了环礁的形成。” “达尔文不知道海平面会上升或下降,因为冰川直到1860年代才成为常识。”

Droxler说,达尔文分类系统和理论的简单性可能会对其持续的吸引力产生影响。自1930年代以来,人们就对环礁形成有了更准确的描述,但是它却更加复杂,而且支持环礁形成的许多证据是最近才出现的,在过去的40年中,数十次科学和石油工业钻探探险以及摘录自地球气候和海平面历史记录。

Droxler说,今天的环礁是在过去50万年中形成的,这是由每10万年发生的5次海平面狂潮引起的。在每个周期中,海平面上升和下降120米或更多。Droxler说,但是要完全了解不断变化的海平面如何造成环礁,可以帮助提早开始。

他说:“过去五百万年来,地球的气候发生了巨大变化。” “从大约500万年前到250万年前,我们的气候相当温暖,变化不大,海平面也保持相对恒定。那时,地球生产的是平坦的河岸,而今天,我们有环礁。”

海平面稳步上升,但缓慢增长,无数代珊瑚和其他海洋生物的生存和死亡创造了能孕育环礁的平顶河岸,将其骨骼添加到浅浅,平顶海洋的矿化层中生态系统。平顶河岸稳定增长,并与海平面保持同步,直到大约250万年前的温暖期结束。

Droxler说:“气候开始波动。” “有交替的温暖和寒冷时期,但总的来说,趋势是地球的气候变得越来越冷,并被短暂的暖风打断。”

在此期间,冰盖逐渐变厚。随着冰的积聚,海平面下降,暴露出平坦的碳酸盐岩层的顶部,碳酸盐岩层像漂白的石台面一样从海洋中升起。当雨水落在裸露的堤岸上时,它慢慢溶解了碳酸盐,而静水加速了这一过程。水坑和池塘逐渐雕刻出碗状的凹陷。在超过200万年的时间里,此过程将白色台面变成了带有空心凹陷的环形塔。

Droxler说:“地球上的冰量达到了约500,000-600,000年前的最初最大值,当时芝加哥覆盖了一英里的冰层,而纽约则位于北美大片冰原的南端,与现代南极洲相当。”北美,苏格兰,斯堪的那维亚和西伯利亚的冰量太多,以至于海平面比今天低了120米到130米。”

在过去的五十万年中,海平面发生了五次剧烈波动,这是由于地球形成大型北部冰原的能力以及这些冰原对轻微气候变化的敏感性(例如,降落在日本的阳光量的波动)所驱动的。由于行星的轨道和倾斜度发生微小变化,导致北半球处于遥远的位置。

他说:“由于这些大冰盖形成于北美,而不是在极地,而是集中在北纬约65度的较低纬度上,因此它们积聚了巨大的冰量,使海平面下降了120多米,”他说。“而且,它们能够很快融化。因此,我们现在观察到这些周期性的高振幅海平面摆动。第一个大摆动发生在大约45万年前,即从负135米到再加上今天我们所拥有的10米。”

在每次摆动期间,挖空的平顶河岸在温暖时期被淹没,当时海平面上升到最高水平。在今天的那个时期,珊瑚重新定居了侵蚀的河岸的最高部分,尤其是沿其凸起的外缘。

Droxler说:“现在,您要在其凸起的轮辋上添加碳酸盐,并在创建现代环礁。” “但是这段高海平面的持续时间不会超过10,000-12,000年,并且会再次下降。因此,现在您在轮辋上添加了一些礁石,但是当海平面撤退时又重新溶解了泻湖。所以您现在每个周期都在进一步增强形态,在边缘逐渐生长并在中间溶解。”

Droxler和Jorry的深入研究包含许多插图,包括对达尔文原始绘画与当代地图和卫星图像的一些比较。并且,本文利用了数十次探险中收集的数十年海洋地质数据,包括两位共同作者在印度洋获得的最新数据集。德罗克斯勒表示,他和乔里已经讨论了此类论文多年,但如果没有2020年的大流行,这可能不会发生。

退休后,Droxler搬到了德克萨斯州中部的一个偏远牧场,当大流行在3月份结束旅行时,他面临着待在一段时间的前景。

“多年来,史蒂芬(Stéphan)一直逼着我,说我们应该出版此书,但您知道,您总是会做其他事情,” Droxler说。“ 3月底,斯特凡打电话给我,说:'我被困在法国,在家中,而您被困在梅森县农村的中部。让我们写这篇论文。' 这就是我们所做的。”

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