Uppkomsten av den senaste istiden för cirka 2,6 miljoner år sedan förändrades var den västra Mexikanska golfen får sitt utbud av sediment. Fyndet ger ny insikt om hur extrema klimatförändringar direkt kan påverka grundläggande geologiska processer och hur dessa effekter utspelar sig i olika miljöer.

Forskningen fann att samma klimatförändringar som växte fram glaciärer över norra halvklotet minskade sedimentproduktionen i södra Mexiko samtidigt som den ökade sedimentproduktionen längs Mississippiflodens avrinningsområde.

Studien gjordes tidigare tillgänglig online den 8 oktober, 2018 före slutlig publicering i tryck den 1 november, 2018, i journalen Geologi . Angela Hessler, direktören för Deep Time Institute, ledde forskningen. Den var medförfattare av Jacob Covault, en forskare vid University of Texas i Austin Bureau of Economic Geology; Daniel Stockli, en professor vid institutionen för geologiska vetenskaper vid UT Jackson School of Geosciences; och Andrea Fildani, en forskare vid Equinor Research Center Austin.

Bureau of Economic Geology är en forskningsenhet inom Jackson School.

Mexikanska golfen har fångat sediment som transporterats av floder i cirka 200 miljoner år. De lager av sediment som ackumuleras på havsbotten registrerar information om sedimentens ursprung och de erosiva processer som lyfte dem från berget. I den här studien, forskarna undersökte sediment avsatta under den 20 miljoner år långa övergången från miocen till pleistocen, när jordens klimat övergick från en relativt varm period till en istid.

"Det är en viktig omställning klimatmässigt, " sade Hessler. "Klimatcyklerna förändrades, och det är möjligt att det förändrade eroderbarheten och transportmekanismen över Nordamerika för att kunna kasta ut allt detta material mot Mexiko."

Baserat på sammansättningen av sedimenten, forskarna kunde fastställa att den primära tillgången på sediment under mitten-till-sena miocen kom från floder i södra Mexiko. Detta kom som en överraskning på grund av flodernas relativt lilla avrinningsområde - ett område i det tropiska höglandet i Mexiko cirka 300 gånger 500 kvadratkilometer, eller ungefär lika stor som Illinois. Dock, sedimenten avslöjade att det som området saknade i storlek kompenserade med mycket eroderbara förhållanden, inklusive ett vått klimat och tektonisk aktivitet som upplyftande berg och vulkaner.

Men den miljön förändrades med den globala kylningen av Pleistocen. Höglandet blev torrt och torrt. Och medan tektonisk aktivitet fortfarande fortsatte, bristen på nederbörd gjorde att den färska berggrunden och vulkanskrotet till stor del stannade på plats. I det som nu är USA, stora inlandsisar började bildas och erodera sten när de flödade över kontinenten.

Studien fann att denna extrema klimatförändring återspeglas av en förändring i sedimenten. Vid mitten av pleistocen, nästan alla sediment i Mexikanska golfen kom från norr via Mississippifloden, som samlade sediment från vattendrag över hela kontinenten.

Studien kunde packa upp så mycket om åldern, sedimentens ursprung och miljö på grund av grundliga forskningsmetoder som undersökte leran som skapades av sedimenten tillsammans med kornen, sa Stockli.

"En av de riktigt coola sakerna med den här uppsatsen är att det inte har funnits så många studier som faktiskt kombinerar de två rekorden, " sa han. "Människor gör traditionellt inte så mycket med skiten, men den leran säger oss så mycket om vittringen, och vilka villkoren är."

Metoderna som forskarna använde var bl.a. mikroskopobservationer av sandkorn, geokemiska analyser av spårämnen i sedimentlera med hjälp av masspektrometri, och zirkon U-Pb isotopanalyser. Själva sedimenten kom från fem kärnprover som hämtades från andra sidan Mexikanska golfen av Deep Sea Drilling Project, föregångaren till International Ocean Discovery Program, för cirka 50 år sedan.

Att studera hur jordens klimat påverkar sedimenttransporter hjälper forskare att förstå sambandet mellan klimatförändringar och andra geologiska processer. Detta samband kan vara en viktig punkt att tänka på när man förutsäger klimatförändringarnas framtida effekter på resten av naturen.

"All denna information om härkomst, och hur saker och ting interagerade vid ett eller annat tillfälle, eller klimat – allt finns i detta stratigrafiska arkiv, ", sa Covault. "Det krävs bara ett par personer för att förhöra det hela och sätta ihop en riktigt intressant historia som har konsekvenser utanför Mexikanska golfen, för andra platser som kan utsättas för klimatförändringar."