Lomagundin tapahtuma

Lomagundi-tapahtuma (myös Lomagundi-Yatuli-isotooppianomaly, Lomagundi-anomaly , lyhenne LE , Lomagundi Event ) on koko maapallon historian merkittävin positiivinen poikkeama δ 13 C , joka syntyi paleoproterotsooissa välillä 2220-2100 milj. vuotta sitten (geologinen ajanjakso Ryasiy ) ja saavutti maksimiarvon 14 ‰ VPDB noin 2175 Ma sitten.

Tapahtuma on nimetty Lomagundin geologisen muodostuman mukaan Zimbabwessa , jossa se ensimmäisen kerran löydettiin ja kuvattiin.

Löytöhistoria

Ensimmäisen yksityiskohtaisen kuvauksen isotooppisesta poikkeavuudesta teki vuonna 1975 saksalainen tutkija Manfred Schidlowski ja muut kirjoittajat tutkiessaan paleoproterotsooisia dolomiitteja [1] . Varsinainen löytö on kuitenkin peräisin vuodelta 1968 ja se kuuluu Galimovin ryhmään, joka teki tutkimusta Jatulia- esiintymissä Karjalassa [2] .

Aluksi poikkeama tulkittiin paikalliseksi, sidottuksi suljettuun merialtaaseen, jossa oli intensiivistä biomassan kertymistä. Myöhemmin kävi ilmi, että tämän ajanjakson kalkkikiviä ja dolomiitteja, joiden lämpötila on δ 13 C yli 10 ‰, löytyy kaikkialta, mikä viittaa maailmanlaajuiseen muutokseen hiilen isotooppikoostumuksessa kaikkialla valtamerissä. Syynä mainittiin sinilevien laajalle levinneisyys, joka johti hiilen kevyen isotoopin poistamiseen merivedestä [3] .

Tausta

Siirtyminen arkeanisesta paleoproterotsooiseen oli globaalien ympäristömuutosten aikaa. Merkittävin näistä muutoksista oli epäilemättä happikatastrofi ( GOE ), joka alkoi noin 2450 Ma ja saavutti huippunsa 2350-2280 Ma [4] . Happipitoisuuden nousun seurauksena alkoi Huronin jääkausi , joka eteni kolmessa vaiheessa (Ramsey-järvi - 2420-2405 miljoonaa vuotta sitten, Bruce - 2370-2360 miljoonaa vuotta sitten ja Govganda - 2315-2305 miljoonaa vuotta sitten) [5] .

Paleoproterotsooin aikana sedimenttiprosessille oli yhä enemmän ominaista hiilipitoiset orgaaniset kerrostumat, jotka ovat olleet yleisiä vuodesta 2000 Ma. Fosforiitteja muodostui ensimmäisen kerran 2 200 miljoonaa vuotta sitten [6] . Lisäksi muodostui runsaasti meriperäistä kalsiumsulfaattia (2200 Ma) ja tälle ajanjaksolle tyypillisiä nauhamalmeja sisältäviä esiintymiä .

Uusarkean supermantereen Superian (tai Kenorlandin ) romahtamiseen mennessä noin 2200 Ma BP [7] noin 250 miljoonan vuoden ajanjaksolla (2450–2200 Ma) [8] , jolloin vulkaaninen aktiivisuus oli maailmanlaajuisesti vähentynyt ( Global Magmatic Shutdown ) ja erittäin hitaat tektoniset levyt kokivat myös merkittäviä geodynaamisia muutoksia.

Todisteet

Zimbabwen tyyppipaikan ja Karjalan ensimmäisen löydön lisäksi Lomagundin isotooppipoikkeama löytyy lähes kaikkialta maailmasta Etelämannerta lukuun ottamatta . Seuraavat tapaukset on dokumentoitu:

Isotooppisen anomalian karakterisointi

Martin ym. (2013a) määrittelivät δ 13 C -isotoopin ylimäärän enimmäiskestoksi 249 ± 9 Ma (väli 2306–2057 Ma) ja vähimmäiskestoksi 128 ± 9 Ma (väli 2221–2093 Ma) [20 ] . Positiivisen piikin piti esiintyä kerralla, mutta kirjoittajat eivät sulje pois, että hienovaraisempi tutkimus paljastaa useita lyhyitä piikkejä.

δ 13 C :n arvot arkean lopusta noin 2300 miljoonaa vuotta sitten olivat lähes jatkuvasti tasolla 0 ‰ VPDB ( wieniläinen belemniittistandardi) , sitten ne alkavat vähitellen nousta ja 2225 miljoonaa vuotta sitten yhtäkkiä lisääntyä. Absoluuttinen maksimiarvo noin 14‰ VPDB saavutettiin noin 2175 miljoonaa vuotta sitten. Maksimin ylityksen jälkeen käyrä laskee jälleen, mutta lasku on vähemmän jyrkkä kuin nousu. Noin 2020 Ma sitten indikaattori saavutti jälleen 0 ‰ VPDB:n tason ja pysyi tällä tasolla paleoproterozoic-ajan loppuun asti. On huomattava, että kuvan käyrän hajoaminen on noin 3 ‰ VPDB.

Käyrän kulun ymmärtämiseksi paremmin, tässä on joitain vertailuarvoja, jotka korostavat Lomagundin poikkeaman poikkeuksellista luonnetta:

Selitys

δ 13 C :n arvojen muutos ajan myötä liittyy suoraan maapallon ilmakehän happipitoisuuteen . Happi vapautuu pelkistämällä epäorgaaninen hiili (esimerkiksi hiilidioksidissa ) orgaanisiksi hiiliyhdisteiksi (yleensä CH 2 O:n kerrannaisiksi). Kuitenkin fotosynteettinen hiilen kiinnitys suosii kevyempää isotooppia 12 C. Tämä selittää orgaanisen hiilen melko alhaiset δ 13 C -arvot [21] .

Kun suuria määriä orgaanista hiiltä poistetaan ekosysteemistä sedimentoimalla ja myöhemmällä tiivistymisellä geologisiin muodostumiin, ei pelkästään happipitoisuus meressä ja ilmakehässä kasva, vaan myös liukenemattoman, epäorgaanisen hiilen ja ilmakehän δ 13 C arvot nousevat sedimenttikarbonaatit lisääntyvät samanaikaisesti [22] .

δ 13 C -arvojen valtava nousu Lomagundin tapahtuman aikana selittyy lisääntyneellä hapen tuotannolla, joka johtui sinilevien nopeasta kasvusta edellisen suuren happikatastrofin aikana . Samalla kuitenkin orgaanista hiiltä on täytynyt laskea merkittäviä määriä esimerkiksi mustaliuskeena , joka ilmestyy kaatopaikoille ensimmäistä kertaa isotooppisen anomalian loppuvaiheessa.

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 M. Schidlowski, R. Eichmann, C. E. Junge. Prekambrian sedimenttikarbonaatit   : hiili- ja happi-isotooppikemia ja vaikutukset maan happibudjettiin // Precambrian Res.. - 1975. - Voi . 2 . - s. 1-69 .
  2. ↑ Galimov E.M., Kuznetsova N.G., Prokhorov V.S. Kysymykseen maapallon muinaisen ilmakehän koostumuksesta prekambrian karbonaattien hiili-isotooppianalyysin tulosten yhteydessä  // Geokemia. - 1968. - T. 11 . - S. 1376-1381 .
  3. ↑ James Eguchi, Johnny Seales, Rajdeep Dasgupta. Great Oxidation ja Lomagundi -tapahtumat, joita yhdistää syvä pyöräily ja tehostettu hiilen kaasunpoisto // Nature Geoscience. 2019. DOI: 10.1038/s41561-019-0492-6. Venäläinen abstrakti: Strekopytov V. Happivallankumous ja Lomagundin tapahtuma liittyvät varhaisen proterotsoiikan tektonisiin prosesseihin . "Elementit"
  4. ↑ Q. Guo, ua Maan pinnan hapettumisen rekonstruoiminen arkeaan-proterosooisen siirtymän poikki // Geologia. - 2009. - T. 37 .
  5. ↑ A. Bekker, HD und Holland. Hapen ylittäminen ja palautuminen varhaisen paleoproterozoicin aikana  (englanniksi)  // Maaplaneetta. sci. Lett.. - 2012. - Vol. 317-318 . — s. 295–304 .
  6. ↑ Papineau, D. Globaalit biogeokemialliset muutokset proterotsoiikan molemmissa päissä: näkemyksiä fosforiiteista // Astrobiology. - 2010. - T. 10 . — S. 165–181 .
  7. ↑ KC Condie, DJ Des Marais, D. Abbot. Prekambrian supertulva ja supermanner: ennätys mustaliuskeessa, hiilen isotooppeissa ja paleoklimoissa? // Prekambrian tutkimus. - 2001. - T. 106 . — S. 239–260 .
  8. ↑ K. C. Condie, C. O'Neill, R. C. Aster. Todisteita ja seurauksia 250 My on Earthin laajalle levinneestä magmaattisesta sulkemisesta // Earth and Planetary Science Letters. - 2009. - T. 282 . — S. 294–298 .
  9. ↑ V.A. Melezhik, A.E. Fallick. Laajalle levinnyt positiivinen δ13C-hiilihydraattipoikkeama noin 2,33–2,06 Ga Fennoskandian kilvessä: paradoksi? // Terra Nova. - 1996. - T. 8 . - S. 141-157 .
  10. ↑ JA Karhu. Sedimenttikarbonaattien hiili-isotooppisuhteiden paleoproterozoinen kehitys Fennoskandian kilven alueella // Geologian tutkimuskeskus. - 1993. - T. 371 . - S. 1-87 .
  11. ↑ P. Salminen,. Hiili-isotooppitiedot sedimenttikarbonaattikivistä Petsamon vyöhykkeellä, Luoteis-Venäjällä: vaikutukset esikambrian hiilikiertoon. – 2014.
  12. ↑ AJ Baker, A.E. Fallick. Todisteet Lewisin kalkkikivistä isotooppisesti raskaasta hiilestä kaksituhatta miljoonaa vuotta vanhassa merivedessä // Luonto. - 1989. - T. 337 . — S. 352–354 .
  13. ↑ VN Zagnitko, IP Lugovaya. Ukrainan kilven karbonaatti- ja rautamuodostelmien isotooppigeokemia // Naukova Dumka. – 1989.
  14. ↑ A. Bekker, J. A Karhu, K. A. Eriksson, A. J. Kaufman. Wyoming Cratonin paleoproteroitsoisen karbonaattiperäisyyden kemostratigrafia: biogeokemiallisen muutoksen tektoninen pakottaminen? // Prekambrian tutkimus. - 2003. - T. 120 . — S. 279–325 .
  15. ↑ A. Bekker, AN Sial, JA Karhu, VP Ferreira, CM Noce, AJ Kaufman, AW Romano, MM Pimentel. Minas-superryhmän karbonaattien kemostratigrafia, Quadrilátero Ferrífero (rautaneliö), Brasilia: stratigrafinen tietue varhaisen proterotsoisen ilmakehän, biogeokemiallisista ja ilmastonmuutoksesta  // American Journal of Science. - 2003. - T. 303 . — S. 865–904 .
  16. ↑ A. Bekker, AJ Kaufman, JA Karhu, NJ Beukes, QD Swart, LL Coetzee, KA Eriksson. Paleoproterozoic Duitschland-muodostelman kemostratigrafia, Etelä-Afrikka: vaikutukset yhdistettyyn ilmastonmuutokseen ja hiilen kiertoon // American Journal of Science. - 2001. - T. 301 . — S. 261–285 .
  17. ↑ JF Lindsay, M.D. Brasier. Johtiko globaali tektoniikka varhaista biosfäärin evoluutiota. Hiilen isotooppiennätys Länsi-Australian altaiden 2,6–1,9 Ga karbonaateista // Prekambrian tutkimus. - 2002. - T. 114 . - S. 1-34 .
  18. ↑ B. Sreenivas, S. Das Sharma, B. Kumar, DJ Patil, A.B. Roy, R. Srinivasan. [ https://ur.booksc.me/book/17912653/2ae01e Positiivinen δ13C-retki karbonaatti- ja orgaanisissa fraktioissa Paleoproterozoic Aravalli -superryhmästä, Luoteis-Intia] // Precambrian Research. - 2001. - T. 106 . — S. 277–290 .
  19. ↑ H. Tang, Y. Chen, G. Wu, Y. Lai. Paleoproterotsooinen positiivinen δ13Ccarb-retki Koillis-Kiinan ja Korean kratonissa: todisteet Lomagundin tapahtumasta  // Gondwana Research . - 2011. - T. 19 . — S. 471–481 .
  20. ↑ A.P. Martin, DJ Condon, A.R. Prave, A. Lepland. Katsaus ajallisiin rajoituksiin paleoproterotsooisen suuren, positiivisen karbonaattihiili-isotooppimatkan (Lomagundi-Jatuli-tapahtuma)  // Earth-Science Reviews. - 2013. - T. 127 .
  21. ↑ T. F. Anderson, M. A. Arthur. Hapen ja hiilen vakaat isotoopit ja niiden soveltaminen sedimentologisiin ja paleoympäristöongelmiin // Stable Isotoopes in Sedimentary Geology. – 1983.
  22. ↑ JA Karhu, HD Hollanti. Hiilen isotoopit ja ilmakehän hapen nousu  // Geologia. - 1996. - T. 24 . — S. 867–879 .