[논문 리뷰] A ~60 Myr periodicity is common to marine-87Sr/86Sr, fossil biodiversity, and large-scale sedimentation: what does the periodicity reflect?

Adrian L. Melott, Richard K. Bambach외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 06. 08.

Geology and Paleoclimatology Research참고 문헌 37인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 메릴리언 87Sr/86Sr 비율, 화석 다양성, 그리고 북아메리카의 카본산염 퇴적층 패키지에서 공통적으로 나타나는 약 60 Myr의 주기성을 규명하며, 이는 지구의 대규모 지구물리적 과정에서 반복되는 '펄스'를 반영할 수 있으며, 맨틀 또는 판구조론 또는 은하계 진동과 관련이 있을 수 있음을 제안한다. 이는 기후, 해양 화학, 퇴적, 다양성에 대한 순환적 변화를 이끈다.

ABSTRACT

We find that the marine 87Sr/86Sr record shows a significant periodicity of 59.3 \pm 3 Myr. The 87Sr/86Sr record is 171° \pm 12°out of phase with a 62 (\pm 3) Myr periodicity previously reported in the record of marine-animal diversity. These periodicities are close to 58 (\pm 4) Myr cycles found for the number of gap-bounded sedimentary carbonate packages of North America We propose that these periodicities reflect the operation of a periodic "pulse of the Earth" in large-scale, Earth processes. These may be linked to mantle or plate-tectonic events, possibly uplift, which affects Earth's climate and oceans, and so the geochemistry, sedimentation, and biodiversity of the marine realm. Alternately, they may be linked to oscillation of the solar system normal to the plane of the galaxy.

연구 동기 및 목표

• 지속적인 지질 시대에 걸쳐 해양 87Sr/86Sr, 화석 다양성, 퇴적 기록의 주기성 간 상관관계가 존재하는지 조사하기 위해.
• 이러한 주기성이 공통된 지구물리적 과정 또는 외부 강제 메커니즘에 기인하는지 규명하기 위해.
• 관측된 60 Myr 주기가 맨틀 대류, 판구조론, 또는 은하계 스케일 현상과 관련이 있는지 탐색하기 위해.
• 세 가지 기록 간의 단계 관계를 분석하여 인과관계 또는 공변하는 과정을 추론하기 위해.
• 지구 시스템 역학 및 장기 환경 변화의 맥락에서 주기성의 중요성을 평가하기 위해.

제안 방법

• 판화세기 동안의 해양 87Sr/86Sr 기록에 스펙트럼 분석을 적용하여 주기성을 탐지하기 위해.
• 이전에 기록된 해양 동물 다양성에서의 62 Myr 주기와 87Sr/86Sr 신호의 단계와 주기를 비교하기 위해.
• 북아메리카 퇴적층 순서에서 간극에 둘러싸인 카본산염 패키지의 수를 분석하여 순환적 퇴적 패턴을 규명하기 위해.
• 세 데이터셋(스트론티움, 다양성, 퇴적) 간의 단계 관계를 평가하기 위해 교차 스펙트럼 분석을 사용하기 위해.
• Sr 동위원소에서의 59.3 ± 3 Myr 주기성의 통계적 유의성을 평가하고, 다른 기록과의 일치성을 검토하기 위해.
• 주기성의 공존을 설명할 수 있는 지구물리적 또는 은하계 강제 메커니즘을 제안하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 해양 87Sr/86Sr, 화석 다양성, 대규모 퇴적 기록 간에 공통된 주기성이 존재하는가?
• RQ2 이전에 보고된 62 Myr 다양성 주기와 87Sr/86Sr 주기 사이의 단계 관계는 어떠한가?
• RQ3 북아메리카의 카본산염 패키지에서 관측된 58 ± 4 Myr 주기와 Sr 및 다양성 주기 간의 비교는 어떠한가?
• RQ4 이러한 주기성의 공존을 설명할 수 있는 지구물리적 또는 천체물리적 과정은 무엇인가?
• RQ5 관측된 60 Myr 주기는 통계적으로 유의미하고 지질학적으로 의미 있는가?

주요 결과

• 해양 87Sr/86Sr 기록은 유의미한 주기성 59.3 ± 3 Myr를 보인다.
• 이 Sr 주기성은 62 ± 3 Myr의 다양성 주기와 171° ± 12°의 위상 차이를 보이며, 강한 반상관관계를 나타낸다.
• 북아메리카의 간극에 둘러싸인 카본산염 패키지의 수에서 58 ± 4 Myr 주기성이 확인되며, 다른 두 기록과 밀도 있게 일치한다.
• 이 세 가지 주기성의 공존은 지구 시스템 과정에서 공통된 원인 요인을 시사한다.
• 저자들은 이 주기성이 맨틀 운동 또는 판구조론과 관련된 대규모 지구 과정에서 반복적인 '펄스'를 반영할 수 있다고 제안한다.
• 다른 가설로는 태양계가 은하 평면에 대해 진동함으로써 주기성이 유도될 수 있다는 것이다.