Cambrian Sixtymile Formation of Grand Canyon giver nye resultater

Grand Canyon er et af de suveræne geologiske laboratorier på jorden og, efter omkring 140 års geologisk undersøgelse, man kunne tro, at dens hemmeligheder for det meste er blevet løst. Dette gælder især de fladtliggende lagdelte klipper, der er så synlige fra begge fælge i Grand Canyon National Park.

For næsten fem årtier siden, i slutningen af ​​1970'erne, var sidste gang en ny formation blev opdaget og defineret i Grand Canyon med opdagelsen af ​​Surprise Canyon Formation. Nu, et hold af videnskabsmænd, herunder University of New Mexicos Karl Karlstrom og Laura Crossey, har studeret et af de sidste Grand Canyon-lag, der skal dateres - Sixtymile-formationen.

Deres forskningspapir, for nylig udgivet i Natur Geovidenskab , med titlen "Cambrian Sauk-overtrædelse i Grand Canyon-regionen omdefineret af detritale zirkoner", fandt Sixtymile Formation sandsten at være meget yngre end tidligere antaget. Denne enhed forekommer i kun fire udspring i en fjerntliggende og relativt utilgængelig del af det østlige Grand Canyon. Det er fundet lige under Grand Canyon's Great Unconformity og blev anset for at være en del af den prækambriske Grand Canyon Supergroup.

"At optrevle denne videnskabelige fortælling var et eventyr i opdagelse, og involveret (selvfølgelig) serendipity, dyb indsigt, og vedholdenhed – med en god dosis state-of-the-art geokronologi og ekstremt feltarbejde, herunder adskillige vand/sten, tungt belastede rygsækvandringer langs betydelige strækninger af Horsethief Trail blandt andre fjerntliggende steder i Grand Canyon, " sagde Crossey.

Sauk-marinoverskridelsen fandt sted i en periode fra 600 til 500 millioner år siden, da havniveauet steg over Nordamerika og efterlod zirkoner, almindeligvis findes i sand, der indeholder spormængder af uran- og thoriummineralforekomster i specifikke sedimentære enheder, hvilket gør det muligt for forskere at datere forekomsterne.

Alderen af ​​Tonto Group of Grand Canyon, lige overliggende og dermed yngre end Sixtymile-formationen, var den serendipitære opdagelse. Disse lag registrerer den marine overskridelse, der oversvømmede Nordamerika fra dets marginer til den midterste del af kontinentet (Missouri og Oklahoma). Tænk på det som, hvad der kunne ske i dag med det relativt flade kontinent Australien, hvis havniveauet steg (eller kontinentet faldt) flere hundrede meter. Det blev anset for at være blevet aflejret over et længere tidsinterval fra omkring 540-500 millioner år siden, men nye detrital zircon korndatering viser, at det er yngre end de 505 millioner år gamle sandkorn, der er indeholdt i det.

"Først det så ud til at modsige fossile beviser, men, ved at bruge nye globale begrænsninger, vi dokumenterer, at Tonto Group-trilobitter levede på Jorden for 505-500 Ma millioner år siden, således at den præcise nye geokronologi og fossile beviser er i gensidig aftale, sagde Karlstrøm. oversvømmelser af det nordamerikanske kontinent fandt sted inden for et geologisk kort interval mellem 505 og 500 millioner år siden - for nylig og meget hurtigere end tidligere antaget."

Detrital zirkon geokronologi er videnskaben om at analysere alderen af ​​zirkoner aflejret i en specifik sedimentær enhed ved at undersøge deres uran-bly (U-Pb) forhold. Forskerne testede detritale zirkonprøver ved at bruge U-Pb-dateringsmetoden, som kan bruges til at datere bjergarter, der er dannet og krystalliseret for cirka 1 million år til over 4,5 milliarder år siden med rutinepræcision i området 0,1-1 procent.

"Sixtymile Formation blev længe betragtet som prækambrisk (anslået som 650 millioner år gammel), men præcis ny datering af zirkonsandkorn fra denne klippe ved hjælp af U-Pb radioaktive henfalds-'ur' viser, at den er yngre end engang troet, " sagde Crossey. "Ny datering viser, at dets yngste skadelige korn er 508,6 ± 0,5 Ma, derfor må Sixtymile Formation-sandstenen være blevet nedlagt derefter, og den overliggende Tonto-gruppe derefter."

Til denne dag, den kambriske periode (541 til 485 millioner år siden) forbliver en geologisk gåde:hvorfor blev dyrelivet så globalt mangfoldigt i løbet af denne tid; hvorfor blev mange kontinenter oversvømmet af fremrykkende oceaner på en måde, som sjældent er set før eller efter; og var der noget forhold mellem disse to unikke træk ved Jordens historie?

Forskelligt dyreliv var til stede for 635 millioner år siden, og trilobitter lavede hårde skaller for omkring 521 millioner år siden, så de nye timingdata i dette papir ikke understøtter tidligere modeller, der har antydet, at havoverskridelse på tværs af den store uoverensstemmelse var en udløser for begyndelsen af ​​den kambriske "eksplosion" i mangfoldigheden af dyrelivet.

"Tidspunktet for indvielsen, varigheden og udviklingen af ​​denne globalt vigtige (Sauk) overtrædelse er blevet diskuteret bredt, som har mulige forbindelser mellem tektoniske, klimatiske, og geokemiske "triggere" for tidlig dyreevolution, " sagde Karlstrom. "Den model, der favoriseres i det nye papir, er, at den endelige rift på superkontinentet Rodinia fik Nordamerika til at aftage, og at Sauk-overtrædelsen fandt sted hurtigt 505-500 Ma på tværs af det sydvestlige Laurentia og nærliggende riflede kontinenter i hælene på revnesynkning."

Til videnskabsmænd og ikke-videnskabsmænd, der er interesseret i Grand Canyon geologi, papiret omdefinerer Grand Canyons klippelag og tydeliggør alderen, natur, og geologisk abrupt tidsskala for oversvømmelser af kontinenter af oceaner, der fandt sted for 505-500 millioner år siden (Tonto Group Sauk II-overskridelse). Det viser, at denne begivenhed var senere end og derfor ikke årsagen til diversificering af det tidlige dyreliv, men det åbner nye spørgsmål om årsagerne til tidlig trilobitstråling og udryddelse og deres punkterede udvikling, som kunne have været drevet af flertrins Sauk I og II globale havniveau- eller havkemiændringer.

"Denne forskning, som involverede en fantastisk gruppe af samarbejdspartnere, og støtte fra mange kandidatstuderende, giver en markant revision af klassisk Grand Canyon stratigrafi ved at vise, at Sixtymile-formationen ikke er prækambrisk, men er mellem til senkambrisk, " sagde Crossey. "Den hurtige overskridelse tolkes til at være drevet af nedsynkning langs den riflede margin og deraf følgende brat havniveaustigning på tværs af et aftagende kontinent.

Ud over Karlstrom og Crossey, det internationale samarbejdshold omfattede stratigraf-palæontolog James Hagadorn fra Denver Museum of Natural History; geokronologer George Gehrels, Mark Pecha og Nicky Geisler fra University of Arizona, Mark Schmitz fra Boise State University, William Matthews og Lauren Madronich fra University of Calgary; og post-doc Jacob Mulder fra Monash University, Australien.

"Ingen af ​​os var der for at se ændringerne, men klipperne giver en optegnelse over ændringerne, når vi først lærer at læse dem, " tilføjede Karlstrøm. "Igen, Grand Canyons veleksponerede geologiske laboratorium giver gennembrud af global betydning for forståelsen af ​​vores planets historie og livets udvikling."