摘要：回溯至5600万年前，彼时地球宛如炽热“火球”。在古新世-始新世极热事件（PETM）里，全球气温急剧飙升5-8℃，巨量碳元素如潮水般涌入大气。

河流入海

回溯至5600万年前，彼时地球宛如炽热“火球”。在古新世-始新世极热事件（PETM）里，全球气温急剧飙升5-8℃，巨量碳元素如潮水般涌入大气。

有趣的是，当时不同地区的河流却给出了截然不同的“反应”：美国Bighorn盆地的河道砂堆得比之前厚4倍，而不远的Piceance盆地，河流沉积物却没什么变化。

这桩“河流迷案”困扰了地质学家多年：到底是极热天气让泥沙总量暴增，还是河流“脾气”变怪导致泥沙时多时少？

中国科学院王友伟团队与荷兰学者的最新研究，用一场跨越4万年的“数字模拟实验”，揭开了河流沉积的底层逻辑，也让我们看懂了极端气候下地形变化的真相。

河流入海

要理解这场古老的地质谜题，得先搞懂河流的基本“工作模式”。就像我们在地理课上做过的实验：往水槽里铺层混沙的泥土，浇水模拟河流、水流快的地方，泥土被冲走，这就是侵蚀；

水流慢的地方，泥沙沉下来叫做沉积。亿万年里河流就靠这两种力量，把高山削平、把平原填厚。但现实中的河流要复杂得多。

泥沙沉积物的多少和泥沙的“来法”，都会改变最终的地形。比如暴雨过后，河流暴涨，会卷走更多泥沙，这是“短期脉冲式输沙”；

实验分析图

而如果山区植被被破坏，常年都会有大量泥沙流入河中，这是“长期持续性输沙”。这两种情况，最终形成的沉积地层长得完全不一样。地质学家把这个难题叫做“TheQsProblem”（Qs即沉积物通量）。

极热事件中的河流差异，恰恰是这个问题的典型案例，是极热导致风化加剧，泥沙总量长期增加（阶跃增加）？还是极热引发更多暴雨洪水，泥沙时多时少但总量没变（变率增强）？

地层剖面

为了找出答案，王友伟团队搭建了三维数字模型，模拟了4万年里河流的变化，涵盖极热事件前、中、后三个阶段，设置了四种不同的泥沙供给情景，基准情景：泥沙量始终不变；阶跃增加情景：泥沙量突然涨40%并保持；

变率增强情景：泥沙量在±40%之间波动，总量不变；混合情景：泥沙量既涨又波动模拟结果清晰地展现了两种极端情况的差异。

河流沉积

在“泥沙总量暴增”的情景里，河流一开始确实沉积得很快，河床慢慢抬高，河道坡度也变大。但好景不长，随着河谷被泥沙填满，可堆积的空间没了，河流反而开始侵蚀地表，最终没形成特别厚的砂体。这就像往杯子里倒水，满了就会溢出来，反而流走更多。

而在“泥沙时多时少”的情景里，河流展现出完全不同的“性格”：泥沙多的时候，疯狂堆积；泥沙少的时候，水流变急，开始下切侵蚀，挖出更深的河道。

这种“堆积和侵蚀”的交替，反而创造出更多容纳泥沙的空间，最终形成了巨厚的河道砂体。就像反复揉面团，虽然面粉总量没变，但揉的方式不同，做出的面食口感也天差地别。

更关键的是，这种差异在河流上下游表现得不一样：上游地形变化最剧烈，向下游逐渐减弱。这也解释了为什么同一时期不同盆地的沉积记录不同，可能只是研究的河段位置不一样。

河流沉积泥沙

这场针对5600万年前事件的研究，对理解当下的气候与地形关系有着重要意义。现在地球正经历新一轮气候变暖，极端降雨、高温干旱等天气越来越频繁，这恰恰会加剧沉积物通量的“变率”。

比如近年来我国北方一些河流，平时泥沙不多，但暴雨一来就引发洪水，卷走大量泥沙，在下游形成厚层沉积。

而南方某些河流，由于植被保护较好，即使气温升高，泥沙总量变化不大，沉积地层也相对稳定。这些现象，都能在4万年的模拟实验中找到对应。

河流形成

对资源勘探来说，这个发现更是“宝藏”。研究指出，泥沙“时多时少”的河流环境，更容易形成厚度大、连通性好的砂体，这种砂体往往是石油、天然气的优质储层。地质学家以后找油气资源，或许可以先看看古代河流是不是经历过“脾气暴躁”的时期。

回到开头的“河流迷案”，答案也水落石出：Bighorn盆地的厚砂体，是极热引发暴雨洪水，导致泥沙“忽多忽少”的结果；而Piceance盆地的沉积没变化，可能是泥沙总量虽增，但缺乏剧烈波动，没能形成厚层砂体。

河流沉积

河流就像地球的“日记本”，每一层沉积都记录着气候的变迁。5600万年前的极热事件留下的“笔迹”，经过科学家的解读，不仅破解了古老

的地质谜题。

更提醒我们：气候变化对地形的影响，从来不是简单的“多与少”，是“稳与乱”的博弈。读懂这些规律，才能更好地应对未来的环境变化。

来源：暮时史分