Carnian pluvial avsnitt

Carnian pluvial episode (CPE), ofta kallad Carnian pluvial händelse , var ett intervall av stora förändringar i det globala klimatet som var synkront med betydande förändringar i jordens biota både i havet och på land. Det inträffade under den senare delen av Karnianstadiet , en underavdelning av den sena triasperioden , och varade i kanske 1-2 miljoner år (för cirka 234-232 miljoner år sedan). CPE representerar en betydande episod i evolutionen och diversifieringen av många taxa som är viktiga idag, bland dem några av de tidigaste dinosaurierna (som inkluderar fåglarnas förfäder), lepidosaurier (förfäder till moderna ormar och ödlor), pterosaurier och sanna däggdjur . I det marina riket såg den det första framträdandet bland mikroplanktonet av coccoliter och dinoflagellater , med de senare kopplade till den snabba diversifieringen av skleraktiniska koraller genom etableringen av symbiotiska zooxantheller inom dem. CPE sågar också utrotningen av många vattenlevande ryggradslösa arter, särskilt bland ammonoiderna , bryozoerna och crinoidsna .

Bevis för CPE observeras i karniska skikt över hela världen och i sediment i både terrestra och marina miljöer. På land skiftade det rådande torra klimatet över stora delar av superkontinenten Pangea kort till ett varmare och fuktigare klimat, med en betydande ökning av nederbörd och avrinning. I haven minskade nedfallet av karbonatmineraler . Detta kan återspegla utrotningen av många karbonatbildande organismer , men kan också bero på en ökning av karbonatkompensationsdjupet, under vilket de flesta karbonatskal löses upp och lämnar få karbonatpartiklar på havsbotten för att bilda sediment.

Klimatförändringar under den karniska pluviala händelsen återspeglas i kemiska förändringar i karniska skikt över CPE, vilket tyder på att den globala uppvärmningen var utbredd vid den tiden. Denna klimatförändring var förmodligen kopplad till utbrottet av omfattande översvämningsbasalter när Wrangellia Terrane anlades på den nordvästra änden av den nordamerikanska plattan .

Historia och nomenklatur

Miljöstörningar och höga utrotningshastigheter observerades för sediment från Karnianstadiet långt innan en global klimatstörning föreslogs. Schlager & Schöllnberger (1974) uppmärksammade ett mörkt kiselplastiskt lager som plötsligt avbröt en lång period av karbonatavlagring i de norra kalkstensalperna . De kallade denna stratigrafiska "wende" (vändpunkt) för Reingrabener Wende, och den har också kallats för Reingraben-händelsen eller Raibl-händelsen . Flera karniska markformationer (nämligen Schilfsandstein i Tyskland och olika medlemmar av Storbritanniens Mercia Mudstone Group ) är intervaller av flodsediment berikade med kaolinitlera och växtskräp, trots att de har avsatts mellan mer torra skikt . Fuktighetsanpassade palynomorfer i New Brunswick , karsttopografi i Storbritannien och en kolisotoputflykt i Israel rapporterades alla för mitten av Carnian före 1989. Den juliansk-tuvaliska gränsen upplevde höga utrotningshastigheter bland många marina ryggradslösa djur, medan en utrotning bland ryggradsdjur på land föreslogs inträffa i slutet av Carnian.

År 1989 kombinerade en artikel av Michael J. Simms och Alastair H. Ruffel dessa olika observationer till en ny hypotes, som pekade på en episod av ökad nederbörd synkront med betydande ekologisk omsättning i mitten av Karnianska havet. Tidningen var inspirerad av ett samtal mellan Simms och Ruffel, den 10 november 1987 vid Birmingham University, som kopplade Ruffels forskning om litologiska förändringar i Mercia Mudstone Group till Simms forskning om crinoid extinktion. En nyckelaspekt av deras hypotes var att bevisen som användes för att visa klimatförändringen var helt oberoende av bevisen för biotiska förändringar; fossiler användes inte på något sätt för att dra slutsatser om klimatförändringar. Deras förmodade klimatstörning, som de kallade Carnian pluvial episode , ansågs preliminärt vara ett resultat av oceanisk och/eller vulkanisk instabilitet relaterad till Pangeas tidiga sprickbildning, men vid den tiden saknades direkta bevis för detta. Simms och Ruffel publicerade flera fler artiklar under de kommande åren, men deras hypotes var inte allmänt accepterad. En stark kritik av Visscher et al. (1994) hävdade att ariditetsanpassat pollen förblev rikligt genom hela Tysklands karnia, vilket antydde att Schilfsandstein helt enkelt var ett tecken på ett invaderande flodsystem snarare än omfattande klimatförändringar. Deras kritik myntade också termen " Carnian pluvial event ", som så småningom skulle bli bland de mest utbredda namnen för klimatstörningen.

Otydligheten i Simms och Ruffels hypotes började försvinna i slutet av 2000-talet, eftersom ytterligare stöd samlades från studier på karniska platser i Italien . Intresset för hypotesen ökade avsevärt av ett möte och en workshop om triasklimat 2008 på Naturmuseet Sydtyrolen i Bolzano, Italien . Men även när CPE:s globala karaktär blev alltmer accepterad, diskuterades dess yttersta orsak fortfarande hett under 2010-talet. Inte ens dess nomenklatur kom överens om, med olika författare som applicerade namn som den mellersta Carnian våta intermezzon , Carnian fuktig episod , Carnian pluvial phase och Carnian krisen . Kol- och Osmiumisotopposter som publicerats under de kommande åren stödde en stark koppling mellan klimatstörningarna i Carnian och den stora magmatiska provinsen Wrangellia, men många frågor är fortfarande obesvarade. En geologisk workshop med fokus på CPE träffades 2018 på Hanse-Wissenschaftskolleg (HWK) Institute for Advanced Study i Delmenhorst, Tyskland . Workshopen var avsedd att stimulera ytterligare forskning om mekanismer, inverkan och stratigrafi av CPE, såväl som dess relevans för att förstå modern klimatförändring. Den försökte också standardisera nomenklaturen för CPE och avvisade deskriptorer som "händelse" (typiskt tillämpad på geologiska processer under en miljon år i varaktighet) eller "mitten Carnian" (en mulen term utan motsvarande geologiska delstadium).

Geologiska bevis

Klimatet under Carnian pluvial episod

Den karniska pluviala episoden introducerade markant fuktigare förhållanden över hela världen, vilket avbröt det annars torra klimatet under den sena triasperioden. Denna luftfuktighet var relaterad till ökad nederbörd under CPE, vilket inkluderar

Detta vanligtvis våta klimat i CPE avbröts periodvis av torrare klimat som är typiska för resten av sentriasperioden.

Den globala uppvärmningen var också utbredd under den pluviala händelsen i Carnian. Detta bevisas av syreisotopanalyser utförda på conodontapatit från CPE, som visar en cirka 1,5 ‰ negativ förändring i den stabila isotopen δ 18 O , vilket tyder på en global uppvärmning på 3-4 °C under CPE och/eller en förändring i havsvatten salthalt . Denna uppvärmning var förmodligen relaterad till omfattande vulkanisk aktivitet vid den tiden, vilket framgår av kolisotoptrender över CPE. Denna vulkaniska aktivitet var i sin tur troligen relaterad till bildandet av den stora magmatiska provinsen Wrangellia ungefär samtidigt, som skapade stora mängder magmatiska (vulkaniska) stenar som ansamlades på den nordvästra änden av den nordamerikanska plattan (nu Wrangellbergen , Alaska ).

Det finns vissa bevis för euxinia på havsbotten (inget syre och höga giftiga sulfidkoncentrationer) under CPE. Kalkstenar är berikade med manganjoner nära toppen av Zhuganpo-formationen i södra Kina. Manganjoner är koncentrerade och lösliga i djupa euxiniska vatten, men fälls ut i karbonater vid basen av den syresatta zonen. Ökande mangankoncentrationer indikerar en avsmalning av den syresatta zonen och en motsvarande expansion av euxiniskt vatten.

Effekter på karbonatplattformar

Vid början av CPE registreras en kraftig förändring i karbonatplattformens geometrier i västra Tethys . Högrelief, huvudsakligen isolerade, små karbonatplattformar omgivna av branta sluttningar, typiska för det tidiga Carnian, ersattes av lågreliefkarbonatplattformar med lågvinklade sluttningar (dvs. ramper). Denna omsättning är relaterad till en stor förändring i det biologiska samhället som är ansvarigt för kalciumkarbonatfällning (dvs. karbonatfabrik). Det högproduktiva, huvudsakligen bakteriedominerade biologiska samhället (M-fabriken) vars agerande ledde till karbonatproduktion på högavlastande plattformar ersattes av ett mindre produktivt samhälle dominerat av mollusk-metazoan (CT-fabriker).

I södra Kina -blocket är nedgången av karbonatplattformar kopplat till avsättningen av sediment som är typiska för anoxiska miljöer (svarta skiffer ). Tack vare låga syrehalter var djurrester ofta välbevarade i sedimentära avlagringar som kallas Lagerstätten . Dessa Lagerstätten är rika på krinoider och reptiler, som ichthyosaurier .

Geokemiska spår

Kol

CPE kännetecknas av störningar i geokemiska kretslopp, framför allt kolcykeln . Sediment som motsvarar episodens bas visar en framträdande -2 till -4‰ δ 13 C -exkursion, vilket indikerar frigörandet av en lätt kolisotop, kol-12 , i atmosfären. Denna utflykt nämndes först angående karbonater i Israel, och rapporterades senare mer i detalj från fragment av karbonat trä i Dolomiterna. Det har bekräftats i olika kolbaserade sediment i hela Europa och Asien. Mer exakt stratigrafisk utvärdering av europeiska hällar har löst denna utflykt i tre eller möjligen fyra stora pulser, som spänner över den sena julianska och tidiga Tuvalian. Varje puls kan likställas med ett intervall av onormal sedimentation på land och hav. Den tredje utflykten, vid den Julian-Tuvalian gränsen, är korrelerad med stora ammonoid- och conodont-utrotningar.

Osmium

Norsk skiffer och japansk chert från Ladinian-Carnian gränsen visar en markant förändring i förhållandet mellan havsvatten osmium isotoper. Den relativa mängden av osmium-187 jämfört med osmium-188 minskar kraftigt genom större delen av Julian innan den återhämtar sig och stabiliseras i Tuvalian. Nedgången tillskrivs tidiga faser av Wrangellia LIP som berikar havet med osmium-188. Osmium-188 kommer företrädesvis direkt från manteln, medan osmium-187 är en radiogen isotop som tillförs från eroderad mark.

Merkurius

I Alperna förekommer måttliga till höga koncentrationer av kvicksilver tillsammans med störningar i kolkretsloppet, precis innan sedimentavbrottet som markerar CPE. Dessa kvicksilverpiggar förekommer i välsyresatta lerstenar, vilket betyder att de inte är en följd av redoxfluktuationer . Förhållandet mellan kvicksilver och organiskt kol är starkare och förekommer tidigare i områden som motsvarar öppna marina miljöer. Även om kvicksilverpiggarna inte korrelerar med några indikatorer på landbaserad avrinning, kan avrinning bidra till att upprätthålla höga kvicksilverkoncentrationer i havet genom CPE. Den mest sparsamma förklaringen är att kvicksilvret ursprungligen härrörde från en puls av vulkanisk aktivitet, särskilt Wrangellia LIP. Detta stöder ytterligare en vulkanisk orsak till Carnian pluvial episod. Kvicksilverpiggar finns också tillsammans med störningar i kolkretsloppet i både marina och sjösediment i Kina. Dessa kvicksilverpiggar har inga spår av massoberoende fraktionering , vilket betyder att deras isotopfördelning är mest överensstämmande med ett vulkaniskt ursprung och atmosfäriskt nedfall.

Biologisk omsättning

Conodonts , ammonoider , crinoids , bryozoer och grönalger upplevde höga utrotningshastigheter under CPE. Andra organismer utstrålade och diversifierade under intervallet, såsom dinosaurier , kalkrika nanofossiler, koraller och barrträd .

Den äldsta dinosauriebärande fossilsammansättningen, Ischigualasto-formationen i Argentina , har radiometriskt daterats tillbaka till 230,3 till 231,4 miljoner år sedan. Denna ålder är mycket lik den minimiålder som beräknades för CPE (≈230,9 miljoner år sedan). Ichnofossil- jämförelser av olika tetrapoder mellan tiden före, under och efter CPE tyder på en explosiv strålning av dinosaurier på grund av den fuktiga fasen i Carnian. Men även om avemetatarsalisk mångfald, diversifieringsgrad och storleksskillnad ökar genom Carnian, ökar den snabbare i Ladinian och Norian, vilket tyder på att CPE inte var en stor påverkan på dinosauriernas framväxt.

Den äldsta utbredda bärnstensavsättningen inträffade under CPE. Carnian bärnstensdroppar från italienska paleosoler är de äldsta bärnstensavlagringarna som är kända för att bevara leddjur och mikroorganismer . Bärnsten skulle inte dyka upp igen i fossilregistret förrän den sena jura , även om det skulle dröja till tidig krita för bärnsten att förekomma i koncentrationer som motsvarar eller överstiger karnianbärnsten.

De första planktoniska förkalkningarna inträffade strax efter CPE och kan ha varit kalkhaltiga dinocyster, dvs kalkhaltiga cystor av dinoflagellater .

  • Marine extinctions[8]

    Marin utrotning

  • Some of the major biological changes[8]

    Några av de stora biologiska förändringarna

  • Dinosaur diversification[46]

    Diversifiering av dinosaurier

Möjliga orsaker

Utbrott av Wrangellia-flodbasalter

Den senaste upptäckten av en framträdande δ 13 C negativ förändring i högre växters n-alkaner antyder en massiv CO 2 -injektion i atmosfären - havssystemet vid basen av CPE. Den minsta radiometriska åldern för CPE (≈230,9 Ma) liknar i ålder basalterna i Wrangellia stora magmatiska provinsen (LIP). I det geologiska dokumentet är LIP- vulkanism ofta korrelerad till episoder av stora klimatförändringar och utrotningar, som kan orsakas av förorening av ekosystem med massiva utsläpp av vulkaniska gaser som CO 2 och SO 2 . Stort utsläpp av CO 2 i atmosfären-havsystemet från Wrangellia kan förklara den ökade tillförseln av siliciumplastiskt material till bassänger, som observerats under CPE. Ökningen av CO 2 i atmosfären kunde ha resulterat i global uppvärmning och påföljande acceleration av den hydrologiska cykeln, vilket kraftigt förstärkt den kontinentala vittringen . Dessutom, om det är tillräckligt snabbt, kan en plötslig ökning av pCO 2 -nivåerna ha resulterat i försurning av havsvatten med åtföljande höjning av karbonatkompensationsdjupet (CCD) och en kris för karbonatfällning (t.ex. bortgång av karbonatplattformar i västra Tethys ).

Upplyftning under den kimmerska orogenin

Enligt en alternativ hypotes var den karniska pluviala episoden en regional klimatstörning som mestadels var synlig i västra Tethys och relaterad till höjningen av en ny bergskedja , den kimmerska orogenen , som resulterade från stängningen av en nordlig gren av Tethys, öster om nuvarande europeiska kontinenten.

Den nya bergskedjan bildades på den södra sidan av Laurasia , och fungerade då som Himalaya och Asien gör idag för Indiska oceanen , upprätthåller en stark tryckgradient mellan havet och kontinenten och genererar således en monsun . Sommarens monsunvindar fångades således upp av den kimmerska bergskedjan och genererade kraftigt regn, vilket förklarar övergången till fuktigt klimat som känns igen i västra Tethys sediment.

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carnian_pluvial_episode&oldid=1141884716 "