El modelo de fuente a sumidero que ilustra la elevación (izquierda) y la erosión / deposición (derecha). Crédito:Jinyu Zhang / Universidad de Texas en Austin.
Las fuerzas que dan forma a la superficie de la Tierra se registran en varios registros naturales, desde anillos de árboles hasta formaciones de cuevas.
En un estudio reciente, Investigadores de la Universidad de Texas en Austin muestran que otro registro natural, sedimentos agrupados en los márgenes de las cuencas, ofrece a los científicos una herramienta poderosa para comprender las fuerzas que dieron forma a nuestro planeta durante millones de años. con implicaciones en la comprensión actual
El estudio fue publicado en la revista Geología y utiliza un modelo de computadora para conectar distintos patrones en los depósitos sedimentarios con cambios en el clima y la actividad tectónica.
"Estamos tratando de encontrar una manera de distinguir la tectónica y las señales climáticas, "dijo el autor principal Jinyu Zhang, investigador asociado en la Oficina de Geología Económica de la UT. "Al usar este modelo numérico, de repente tenemos este poder para simular el mundo bajo diferentes tectónicas y climas".
Zoltán Sylvester y Jacob Covault, ambos científicos de investigación en la oficina, fue coautor del artículo.
Los geocientíficos han buscado durante mucho tiempo en las cuencas sedimentarias pistas sobre el clima pasado de la Tierra. Eso es porque el suministro de sedimentos está estrechamente relacionado con factores ambientales, como lluvia o nevada, que influyen en la creación de sedimentos a través de la erosión y el transporte de sedimentos a través de un paisaje y hacia una cuenca. Los factores tectónicos también influyen en la creación de sedimentos, con un levantamiento creciente asociado con más sedimentos y un levantamiento decreciente con menos.
Sin embargo, a pesar de que el conocimiento del suministro de sedimentos está relacionado con el clima y la tectónica, los investigadores dijeron que se sabe poco acerca de cómo los cambios en estos fenómenos influyen directamente en cómo se depositan los sedimentos a lo largo de los márgenes de las cuencas en escalas de tiempo prolongadas.
Este estudio cambia eso, con Zhang usando el programa informático de código abierto pyBadlands para crear un modelo 3D de "fuente a sumidero" que rastrea cómo cambian las precipitaciones, la elevación tectónica y el nivel del mar influyen en la erosión y deposición de los sedimentos. El modelo utiliza topografía inspirada en las montañas del Himalaya y el delta del río Indo para rastrear el sedimento a medida que avanza desde las montañas. a través de un sistema fluvial, y se asienta en un margen de cuenca durante millones de años.
Ejecución de un modelo de fuente a sumidero que ilustra los cambios en la elevación (izquierda) y la erosión / deposición (derecha). Crédito:Jinyu Zhang / Universidad de Texas en Austin.
"Este es uno de los primeros [modelos] en poner la evolución del paisaje como parte de la respuesta estratigráfica, respuesta deposicional, y hazlo en 3-D, "Dijo Covault." Jinyu ha dado un gran paso al armar todo esto ".
Los investigadores ejecutaron 14 escenarios diferentes, cada uno con un clima diferente, tectónico, y la configuración del nivel del mar, durante un período de tiempo simulado de 30 millones de años para investigar los cambios en la topografía del paisaje y la deposición de sedimentos.
Los diferentes escenarios crearon patrones distintos en la deposición de sedimentos, lo que permitió a los investigadores sacar conclusiones generales sobre cómo los factores tectónicos y climáticos afectan el crecimiento del margen de la cuenca. Por ejemplo, los cambios en el levantamiento tardan millones de años en afectar el cambio en los sedimentos del margen de la cuenca, pero una vez que esos cambios entren en vigor, establecen una nueva línea de base para el comportamiento. A diferencia de, los cambios en las precipitaciones provocan cambios mucho más abruptos, seguido de un retorno al comportamiento depositacional observado antes del cambio climático.
Los escenarios mostraron que el nivel del mar podría complicar potencialmente la entrega de la señal de cambio tectónico a la cuenca. Por ejemplo, un aumento en el nivel del mar inundó las regiones costeras e interfirió con los sedimentos que alcanzaban el margen de la cuenca. Pero cuando este escenario se combinó con un aumento de las precipitaciones, el suministro de sedimentos fue lo suficientemente grande como para llegar al margen de la cuenca.
Gary Hampson, un profesor del Imperial College de Londres que no formó parte del estudio, dijo que el modelo proporciona pautas importantes para los geocientíficos que buscan reconstruir el pasado de la Tierra.
“Los resultados aumentan la confianza con la que los geocientíficos pueden interpretar las historias tectónicas y climáticas en los archivos geológicos de los márgenes de las cuencas, " él dijo.
Zhang pasó los últimos dos años aprendiendo el lenguaje de programación Python para poder usar el software pyBadlands, que fue desarrollado por Tristan Salles de la Universidad de Sydney.
Silvestre, que aprovecha herramientas similares para estudiar la erosión y la sedimentación en los sistemas fluviales, dijo que las herramientas informáticas a disposición de los geocientíficos están haciendo que las cuestiones fundamentales de las geociencias de larga data sean más accesibles que nunca.
"Es un momento emocionante, ", dijo." Es cada vez más fácil investigar el registro estratigráfico de una manera cuantitativa ".
