Ler-assisteret organisk kulstofbegravelse induceret tidlig palæozoisk atmosfærisk iltning, viser data

I en undersøgelse offentliggjort i Science Advances , har forskere brugt ny lithiumisotop (δ ⁷ Li) data for at vise, at kontinental lereksport fremmede organisk kulstofbegravelse og dermed atmosfærisk iltning i den kambriske periode.

Dyr er afhængige af ilt til respiration. Således er fremkomsten og spredningen af ​​tidlige dyr fra den sene neoproterozoikum til den tidlige palæozoiske æra (~600-500 millioner år siden eller mya) traditionelt blevet tilskrevet en betydelig stigning i marine iltniveauer. Geokemiske sporstoffer og numeriske modeller tyder dog på, at både atmosfæriske og marine iltniveauer under den sene neoproterozoikum-tidlige palæozoikum var betydeligt lavere end i dag, med meget varierende marine redoxtilstande.

I denne periode forekom iltning i havet under forhold med lav atmosfærisk ilt, hvilket tilskrives en forbedret marin biologisk pumpe. Rollen af ​​andre faktorer, såsom mineralkulstofpumpens fremme af nedgravning af organisk materiale ved mineralbeskyttelse, er dog ikke blevet grundigt undersøgt for denne epoke.

For at løse dette hul udviklede prof. Wei Guangyi fra Nanjing University og prof. Zhao Mingyu fra Institute of Geology and Geophysics of the Chinese Academy of Sciences (IGGCAS) sammen med deres samarbejdspartnere δ ⁷ Li i marine silicilastiske sedimenter, såsom muddersten, for at spore andelen af ​​kontinentalt afledt ler, der er bevaret i kontinentalsokkelsedimenter.

Under kemisk forvitring optages isotopisk let lithium fortrinsvis af sekundære silikatmineraler (dvs. ler), hvilket resulterer i mere negativ δ ⁷ Li-værdier i stærkt forvitrede produkter. I modsætning hertil udviser primære silikatmineraler og svagt forvitrede produkter (f.eks. feldspat og glimmer) højere δ ⁷ Li-signaturer, der ligner dem for den gennemsnitlige øvre kontinentale skorpe.

Derudover udviser marin autentisk ler dannet af marin omvendt forvitring generelt højere δ ⁷ Li-værdier på grund af havvands-afledt lithium. Derfor er δ ⁷ Li-værdier for marine muddersten tjener som potentielt pålidelige indikatorer for proportionerne af forskellige typer silikatmineraler, der er bevaret i antikke kontinentalsokkelsedimenter.

Forskerne indsamlede omkring 600 mudderstensprøver, der spænder over det sene neoproterozoikum til midten af ​​Cambrium (~660-500 mya) og analyserede deres lithiumisotopsammensætninger sammen med kalium i forhold til aluminium (K/Al) forhold for at spore ændringer i kontinental silikatforvitring og lermineralsammensætning i dette interval. Betydelige fald i δ ⁷ Li- og K/Al-forhold for marine muddersten efter det tidlige kambrium (~525 mya) indikerer øget kontinental silikatforvitring og lermineralkonservering i marine sedimenter.

Desuden den nye muddersten δ ⁷ Li-databasen blev sammenlignet med indholdet af fosfor (P), totalt organisk kulstof (TOC) og uran (U) i marine silicilastiske sedimenter fra Sedimentary Geochemistry and Paleoenvironments Project compilations. Synkrone forekomster af nedsat δ ⁷ Li og øget P, TOC og U i marine sedimenter giver overbevisende beviser for sammenhænge mellem kontinental lerdannelse, marine P-reservoirer, organisk kulstofbegravelsesflux og marine iltningsniveauer.

Resultater fra en global biogeokemisk model tyder på, at øget kontinental lertilstrømning til marine sedimenter har drevet øgede atmosfæriske og dybe marine iltniveauer, især under indledende forhold med lavt atmosfærisk iltindhold.

Flere oplysninger: Guang-Yi Wei et al., Lithium isotopiske begrænsninger på udviklingen af ​​kontinental lermineralfabrik og marin iltning i den tidligste palæozoiske æra, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk2152

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Chinese Academy of Sciences