一项历时约20年的国际合作研究显示，海底沉积物堆积的速度，是决定不同年代生物遗骸是否会混杂在同一化石层中的最主要因素。研究人员认为，这一发现将帮助古生物学家更准确地判断一处化石群所代表的时间范围，并提升对远古生态系统的重建能力。

在同一层海洋沉积物中，化石看起来往往像是来自同一个古代生物群落，但实际上，并排保存的生物可能相隔数百年甚至数千年。这种不同年代的遗骸在同一地层中混合的现象，被称为“时间平均”。

时间平均通常发生在生物活动旺盛的海底。蛤蜊、虾、海星、沙钱、蜗牛、蠕虫等动物会不断在沉积物中挖掘通道，使海底受到扰动，进而反复移动贝壳和其他骨骼残骸。当沉积物最终将这些遗骸掩埋并保存下来时，不同世代生物的遗骸就可能被集中在同一化石层中。

化石形成过程中还有多种因素会影响这种混合。生物遗骸能否保存，取决于其结构是否坚硬以及能否及时被掩埋。大多数生物在形成化石前就会腐烂或被食腐动物吞食，因此现存化石记录主要由贝壳和骨骼等坚硬组织构成。生物生产力也会产生影响，因为一个区域过去生活的生物越多，最终能够形成并留下化石的遗骸通常也越多。

不过，研究人员长期怀疑，沉积物堆积速度可能才是控制时间平均程度的关键。三角洲等环境中的沉积物积累较快，遗骸能够迅速被掩埋，不同年代的残骸较少混在一起；而在沉积缓慢的区域，来自不同时期的遗骸便可能持续累积，并最终共同保存。

为了验证这些因素的相对作用，来自澳大利亚、奥地利、巴哈马、巴西、德国、意大利、斯洛伐克和美国的研究团队汇集了各自过去约20年间完成的研究成果，分析了从全球不同海洋环境采集的7500多件化石。这些样本覆盖从浅海沿岸到大陆架边缘等多种区域，并通过放射性碳测年等方法确定年代。

研究团队重点使用了放射性碳测年技术。碳-14会随着时间以相对稳定的速度衰变，其半衰期约为5730年，因此可以通过测量样本中剩余的碳-14含量来估算年龄。由于碳-14经过较长时间后会少到难以可靠检测，这种方法主要适用于约5.5万年以内的较新化石记录。

研究人员还采用了氨基酸消旋测年法。这种方法利用氨基酸不同形态之间的比例会随时间发生规律性变化的特点来推算样本年龄。过去，由于放射性碳测年和氨基酸测年成本高昂，单个研究团队通常只能检测几十件样本，而分析时间平均现象则需要数千件化石。随着多个实验室共同承担费用，加上测年技术进步、样本需求量减少，这项大规模数据整合才得以完成。

在获得化石年龄数据后，研究团队建立了多组模拟模型，分别调整掘穴动物造成的生物扰动、沉积物堆积速度以及遗骸破坏程度，再将模拟出的年龄分布与实际测得的化石年龄分布进行比较。结果显示，沉积速度对化石年代混合程度的影响最为明显，远超其他因素。

研究人员表示，只要能够根据地质和环境背景推断沉积物堆积速度，就有可能估算某个化石群记录了多长时间。沉积越快，贝壳或骨骼越容易在不同世代遗骸混合前被埋入地下；沉积越慢，化石层所压缩的时间范围通常就越长。

这项研究建立的数据集可能是目前规模最大的化石碳测年资料集合之一。研究团队表示，该数据未来还可用于研究时间平均现象的其他表现及相关地质、生物过程。如果同样的规律适用于更古老、更深层的海洋沉积环境，科学家或许能够将这一结论推广到远早于碳-14可测范围的化石记录中。