“雪球地球”假說得到了巖石學(xué)證據(jù)支持,包括冰期地層內(nèi)條帶狀鐵礦層的出現(xiàn)和全球性蓋帽碳酸鹽巖沉積。
然而,2000年,德克薩斯A&M大學(xué)Hyde,W。T。等對(duì)“雪球地球”進(jìn)行了氣候模擬研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)“雪球地球”過程中的海洋并非完全封閉,在低緯度赤道地區(qū)存在開闊海環(huán)境。
隨后,2007年,多倫多大學(xué) W.Richard Peltier 通過對(duì)“雪球地球”進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),成冰紀(jì)全球冰期啟動(dòng)后,全球平均氣溫的降低會(huì)大大提高海洋的通風(fēng)效率,加劇海洋深部水體存在的溶解有機(jī)碳庫的再礦化,緩沖大氣CO2濃度,從而阻止全球冰封海洋的出現(xiàn),因此那時(shí)海洋應(yīng)存在或者季節(jié)性存在開闊海環(huán)境。
此外,氣候模擬顯示地表平衡狀態(tài)下,大氣CO2濃度很難達(dá)到10萬ppm以上,“雪球地球”的解體所需要的大氣CO2濃度很難實(shí)現(xiàn),也使得“雪球地球”假說受到廣泛質(zhì)疑。
2018年,中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所郎咸國博士與北京大學(xué)沈冰研究員等人對(duì)我國華南成冰紀(jì)馬里諾冰期沉積記錄—南沱組地層進(jìn)行了系統(tǒng)的沉積學(xué)研究,恢復(fù)了“雪球地球”的冰川動(dòng)力學(xué)過程。
研究發(fā)現(xiàn)“雪球地球”過程中的全球海洋,并非處于完全冰凍,而是存在開闊水域,并提出雪球地球過程中的氣候存在明顯的冷暖波動(dòng)。研究成果已于近期發(fā)表在國際地學(xué)期刊《前寒武紀(jì)研究》(Precambrian Research)上。
該研究對(duì)華南地區(qū)馬里諾冰期沉積地層進(jìn)行研究,覆蓋淺水環(huán)境、斜坡相以及深水盆地環(huán)境的多個(gè)野外地質(zhì)剖面,通過詳細(xì)的沉積相分析,總結(jié)出3個(gè)不同的沉積類型:冰川近緣沉積、冰川遠(yuǎn)緣沉積以及非冰川沉積。
該研究根據(jù)沉積變化特征恢復(fù)了“雪球地球”的冰川動(dòng)力學(xué)演化過程,發(fā)現(xiàn)馬里諾冰期存在多次冰進(jìn)-冰退旋回,表明“雪球地球”過程中的氣候變化是動(dòng)態(tài)的。在冰川動(dòng)力學(xué)研究基礎(chǔ)上,識(shí)別出兩次冰川發(fā)育鼎盛期。南沱組中部存在的細(xì)粒碎屑巖及碳酸鹽巖夾層,代表了兩次冰盛階段之間的冰川消融期。南沱組頂部的含礫粉砂巖或粉砂巖沉積則表明Marinoan冰期的消融要早于蓋帽碳酸鹽巖的沉積。
該項(xiàng)研究工作表明,成冰紀(jì)馬里諾冰期過程中的海洋并非處于完全冰封的狀態(tài),而是存在開闊海域,冰期過程中的氣候也存在冷暖波動(dòng)。
該研究為正確認(rèn)識(shí)成冰紀(jì)馬里諾極端冰期事件提供了重要科學(xué)依據(jù)。同時(shí)該研究成果對(duì)于正確認(rèn)識(shí)“雪球地球”冰期,具有重要的科學(xué)意義。