Lomagundi-evenemang

Lomagundi-händelsen (även Lomagundi-Yatuli isotopanomali, Lomagundi anomaly , förkortning LE , Lomagundi Event ) är den mest betydande positiva anomali δ 13 C i hela jordens historia, som uppstod i Paleoproterozoikum i intervallet 22020–2100 miljoner år sedan (geologisk period Ryasiy ) och nådde ett maximalt värde på 14 ‰ VPDB för cirka 2175 Ma sedan.

Händelsen är uppkallad efter den geologiska formationen Lomagundi i Zimbabwe , där den först upptäcktes och beskrevs.

Upptäcktshistorik

Den första detaljerade beskrivningen av den isotopiska anomin gjordes 1975 av den tyske forskaren Manfred Schidlowski och medförfattare under studiet av paleoproterozoiska dolomiter [1] . Den faktiska upptäckten går dock tillbaka till 1968 och tillhör Galimovs grupp, som bedrev forskning i Yatulia- avlagringarna i Karelen [2] .

Ursprungligen tolkades anomalien som lokal, knuten till en stängd marinbassäng, där det förekom en intensiv ansamling av biomassa. Senare visade det sig att kalkstenar och dolomiter från denna period med δ 13 C mer än 10 ‰ finns överallt, vilket indikerar en global förändring i den isotopiska sammansättningen av kol i hela haven. Som orsak angavs den utbredda förekomsten av cyanobakterier, vilket ledde till att en lätt isotop av kol avlägsnades från havsvatten [3] .

Bakgrund

Övergången från arkeiska till paleoproterozoikum var en tid av global miljöförändring. Den mest betydande av dessa förändringar var utan tvekan syrekatastrofen (GOE), som började cirka 2450 Ma och nådde en topp vid 2350–2280 Ma [4] . På grund av ökningen av syrekoncentrationen började Huron Ice Age , som fortsatte i tre faser (Lake Ramsey - från 2420-2405 miljoner år sedan, Bruce - från 2370-2360 miljoner år sedan och Govganda - för 2315-2305 miljoner år sedan) [5] .

Under Paleoproterozoikum präglades den sedimentära processen alltmer av kolrika organiska avlagringar som har varit vanliga sedan 2000 Ma. Vid tiden för 2200 miljoner år sedan bildades först fosforiter [6] . Dessutom bildades avlagringar rika på kalciumsulfat av marint ursprung (2200 Ma) och bandmalmer som är typiska för denna period .

Vid tiden för kollapsen av den neoarchiska superkontinenten Superia (eller Kenorland ) omkring 2200 Ma BP [7] under en period på ungefär 250 miljoner år (2450–2200 Ma) [8] av en global nedgång i vulkanisk aktivitet ( Global Magmatic Shutdown ) och mycket långsamma tektoniska plattor upplevde också betydande geodynamiska förändringar.

Bevis

Förutom typlokaliteten i Zimbabwe och det första fyndet i Karelen, finns Lomagundi isotopanomali nästan över hela världen, med undantag för Antarktis . Följande fall har dokumenterats:

Karakterisering av den isotopiska anomin

Martin et al (2013a) bestämde den maximala varaktigheten för överskottet av δ 13 C isotopen till 249 ± 9 Ma (intervall 2306–2057 Ma) och den minsta varaktigheten 128 ± 9 Ma (intervall 2221–2093 Ma) [20 ] . Den positiva toppen var tänkt att inträffa vid ett tillfälle, men författarna utesluter inte att en mer subtil studie kommer att avslöja flera korta toppar.

Värdena på δ 13 C från slutet av arkeiska havet fram till för cirka 2300 miljoner år sedan låg nästan konstant på nivån 0 ‰ VPDB (Wiensk belemnitstandard) , sedan börjar de gradvis öka, och för 2225 miljoner år sedan de plötsligt öka. Ett absolut maxvärde på cirka 14‰ VPDB nåddes för cirka 2175 miljoner år sedan. Efter att ha passerat maximum faller kurvan igen, men nedgången är mindre brant än uppgången. För ungefär 2020 Ma sedan nådde indikatorn återigen nivån 0 ‰ VPDB och förblev på denna nivå till slutet av Paleoproterozoikum. Det bör noteras att kurvan i figuren har en spridning på cirka 3 ‰ VPDB.

För en bättre förståelse av kurvans förlopp, här är några jämförande värden som betonar den exceptionella karaktären hos Lomagundi-anomali:

Förklaring

Förändringen av värdena på δ 13 C över tiden är direkt relaterad till syrehalten i jordens atmosfär. Syre frigörs genom reduktion av oorganiskt kol (till exempel i koldioxid ) till organiska kolföreningar (vanligtvis multiplar av CH 2 O). Dock gynnar fotosyntetisk kolfixering den lättare isotopen 12 C. Detta förklarar de ganska låga δ 13 C -värdena för organiskt kol [21] .

När stora mängder organiskt kol avlägsnas från ekosystemet genom sedimentering och efterföljande tätning i geologiska formationer ökar inte bara syrehalten i havet och i atmosfären utan även värdena på δ 13 C för olöst, oorganiskt kol och sedimentära karbonater ökar samtidigt [22] .

Den enorma ökningen av δ 13 C-värden under Lomagundi-händelsen kan förklaras av ökad syreproduktion, som orsakades av den snabba tillväxten av cyanobakterier under den tidigare stora syrekatastrofen. Samtidigt ska dock organiskt kol ha avsatts i betydande mängder i form av till exempel svarta skiffer , som dyker upp på soptippen för första gången mot slutet av den isotopiska anomalien.

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 M. Schidlowski, R. Eichmann, C. E. Junge. Prekambriska sedimentära   karbonater: kol- och syreisotopkemi och implikationer för den terrestra syrebudgeten // Precambrian Res.. - 1975. - Vol . 2 . — S. 1-69 .
  2. ↑ Galimov E.M., Kuznetsova N.G., Prokhorov V.S. På frågan om sammansättningen av jordens antika atmosfär i samband med resultaten av kolisotopanalys av prekambriska karbonater  // Geokemi. - 1968. - T. 11 . - S. 1376-1381 .
  3. ↑ James Eguchi, Johnny Seales, Rajdeep Dasgupta. Stora oxidations- och Lomagundi-händelser kopplade till djupcykling och förbättrad avgasning av kol // Nature Geoscience. 2019. DOI: 10.1038/s41561-019-0492-6. Ryskt sammandrag: Strekopytov V. Syrevolutionen och Lomagundi-händelsen är förknippade med tektoniska processer i den tidiga proterozoiken . "Element"
  4. ↑ Q. Guo, ua Rekonstruera jordens ytoxidation över den arkeiska-proterozoiska övergången // Geologi. - 2009. - T. 37 .
  5. ↑ A. Bekker, HD och Holland. Syreöverskridande och återhämtning under den tidiga paleoproterozoiken  (engelska)  // Earth Planet. sci. Lett.. - 2012. - Vol. 317–318 . — S. 295–304 .
  6. ↑ Papineau, D. Globala biogeokemiska förändringar i båda ändar av Proterozoic: insikter från Phosphorites // Astrobiologi. - 2010. - T. 10 . — S. 165–181 .
  7. ↑ KC Condie, DJ Des Marais, D. Abbot. Prekambriska superplumer och superkontinenter: rekord i svart skiffer, kolisotoper och paleoklimat? // Prekambrisk forskning. - 2001. - T. 106 . — S. 239–260 .
  8. ↑ K. C. Condie, C. O'Neill, R. C. Aster. Bevis och konsekvenser för en utbredd magmatisk avstängning för 250 My on Earth // Earth and Planetary Science Letters. - 2009. - T. 282 . — S. 294–298 .
  9. ↑ V.A. Melezhik, A.E. Fallick. En utbredd positiv δ13C kolhydratanomali vid cirka 2,33–2,06 Ga på Fennoscandian Shield: en paradox? // Terra Nova. - 1996. - T. 8 . — S. 141–157 .
  10. ↑ JA Karhu. Paleoproterozoisk utveckling av kolisotopförhållandena för sedimentära karbonater i Fennoscandian Shield // Geological Survey of Finland Bulleti. - 1993. - T. 371 . — S. 1–87 .
  11. ↑ P. Salminen,. Kolisotopregistreringar av sedimentära karbonatstenar i Pechenga-bältet, NW Ryssland: konsekvenser för den prekambriska kolcykeln. — 2014.
  12. ↑ AJ Baker, A.E. Fallick. Bevis från Lewisianska kalkstenar för isotopiskt tungt kol i tvåtusen miljoner år gammalt havsvatten // Nature. - 1989. - T. 337 . — S. 352–354 .
  13. ↑ VN Zagnitko, IP Lugovaya. Isotopgeokemi av karbonat- och tomedjärnformationer av den ukrainska skölden // Naukova Dumka. — 1989.
  14. ↑ A. Bekker, J. A Karhu, K. A. Eriksson, A. J. Kaufman. Kemostratigrafi av paleoproteroizoiska karbonatföljder av Wyoming-kratonen: tektonisk framtvingande av biogeokemiska förändringar? // Prekambrisk forskning. - 2003. - T. 120 . — S. 279–325 .
  15. ↑ A. Bekker, AN Sial, JA Karhu, VP Ferreira, CM Noce, AJ Kaufman, AW Romano, MM Pimentel. Kemostratigrafi av karbonater från Minas Supergroup, Quadrilátero Ferrífero (Iron Quadrangle), Brasilien: ett stratigrafiskt register över tidiga proterozoiska atmosfäriska, biogeokemiska och klimatiska förändringar  // 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. Kemostratigrafi av den paleoproterozoiska Duitschland-formationen, Sydafrika: konsekvenser för kopplade klimatförändringar och kolcykling // American Journal of Science. - 2001. - T. 301 . — S. 261–285 .
  17. ↑ JF Lindsay, M.D. Brasier. Drivde global tektonik tidig biosfärutveckling? Kolisotoprekord från 2,6 till 1,9 Ga-karbonater från västra australiensiska bassänger // Prekambrisk forskning. - 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 Positiv δ13C-exkursion i karbonat och organiska fraktioner från Paleoproterozoic Aravalli Supergroup, Northwestern India] // Prekambrisk forskning. - 2001. - T. 106 . — S. 277–290 .
  19. ↑ H. Tang, Y. Chen, G. Wu, Y. Lai. Paleoproterozoisk positiv δ13Ccarb-exkursion i den nordöstra kinesisk-koreanska kratonen: bevis på Lomagundi-händelsen  // Gondwana Research . - 2011. - T. 19 . — S. 471–481 .
  20. ↑ A.P. Martin, DJ Condon, A.R. Prave, A. Lepland. En genomgång av tidsmässiga begränsningar för den paleoproterozoiska stora, positiva karbonatkolisotopexkursionen (Lomagundi-Jatuli-händelsen)  // Earth-Science Reviews. - 2013. - T. 127 .
  21. ↑ T. F. Anderson, M. A. Arthur. Stabila isotoper av syre och kol och deras tillämpning på sedimentologiska och paleomiljöproblem // Stabila isotoper i sedimentär geologi. — 1983.
  22. ↑ JA Karhu, HD Holland. Kolisotoper och uppkomsten av atmosfäriskt syre  // Geologi. - 1996. - T. 24 . — S. 867–879 .