Toarcian Oceanic Anoxic Event
Toarcian Oceanic Anoxic Event ( TOAE ), även känd som Jenkyns Event , var en global anoxisk händelse under den tidiga delen av Toarcian -åldern, för cirka 183 miljoner år sedan, under tidig jura . TOAE tros vara det kanske mest extrema fallet av utbredd syrebrist i havet under hela Phanerozoic eonen. Det dokumenteras av en negativ kolisotopexkursion med hög amplitud , såväl som den utbredda avlagringen av svarta skiffer och en stor utrotningshändelse av marint liv i samband med en kraftig ökning av globala temperaturer. Denna anoxiska händelse var ansvarig för deponeringen av kommersiellt utvunna oljeskiffer, särskilt i Kina.
Timing
TOAE varade i cirka 500 000 år. Utsläckningshändelsen inträffade i två distinkta pulser. Den första, mer nyligen identifierade pulsen inträffade under den mirabila subzonen av tenuicostatum ammonitzonen, vilket sammanföll med en liten minskning av syrekoncentrationerna och början av uppvärmningen efter en sen Pliensbachian-kyla period. Denna första puls, som inträffar nära Pliensbachian-Toarcian-gränsen, klassificeras ibland som en separat utrotningshändelse och hänvisas till som Pliensbachian-Toarcian-gränshändelsen (PTo-E). Huvudsläckningspulsen inträffade under elegantulum -subzonen av serpentinumammonitzonen , under ett markant, uttalat uppvärmningsintervall.
Orsaker
Utbrottet i den stora magmatiska provinsen Karoo-Ferrar och den resulterande ökningen av koldioxidnivåerna i atmosfären tillskrivs i allmänhet som grundkällan för TOAE. Den stora magmatiska provinsen trängde sig också in i kollagen och släppte ut ännu mer koldioxid och metan än den annars skulle ha gjort. Magmatiska trösklar är också kända för att ha trängt in i skiffer rika på organiskt kol, vilket orsakat ytterligare ventilering av koldioxid i atmosfären. Dessutom har möjlig associerad frisättning av metanklatrater potentiellt implicerats som ytterligare en orsak till global uppvärmning, även om andra studier motsäger denna synpunkt, och drar slutsatsen att isotopregistret är för ofullständigt för att slutgiltigt tillskriva isotopexkursionen till metanhydratdissociation, den kolisotopen. förhållandena i belemniter och bulkkarbonater är oförenliga med den isotopiska signaturen som förväntas från en massiv frisättning av metanklatrater, att mycket av den metan som frigjordes från havssediment snabbt bindades, vilket buffrade dess förmåga att fungera som en viktig positiv återkoppling, och att metanklatratdissociation inträffade för sent för att ha haft en märkbar orsakseffekt på utrotningshändelsen. Geologiska, isotopiska och paleobotaniska bevis tyder på att det sena Pliensbachian var en ishusperiod . En uppvärmningstrend som varade från den senaste Pliensbachian till den tidigaste Toarcian avbröts av en "köldknäppning" i den mellersta polymorfzonen , motsvarande tenuicostatum ammonitzonen, som sedan följdes av det abrupta uppvärmningsintervallet associerat med TOAE. Det har antagits att utsläppet av kryosfärisk metan som fångas i permafrost förstärkte uppvärmningen och dess skadliga effekter på livet i havet. Havsvatten värms upp med någonstans mellan 3 °C och 7 °C, beroende på latitud.
Geokemiska bevis från det som då var det nordvästra europeiska epikontinentalhavet tyder på att en övergång från svalare, saltare vattenförhållanden till varmare, fräschare förhållanden ledde till utvecklingen av betydande täthetsskiktning av vattenpelaren och inducerade anoxi. Ytterligare konsekvenser till följd av stor magmatisk provinsaktivitet inkluderade ökad silikatvittring och en acceleration av det hydrologiska kretsloppet , vilket framgår av en ökad mängd terrestriskt härledd organiskt material som finns i sedimentära bergarter av marint ursprung under TOAE. Den förbättrade kontinentala vittringen ledde i sin tur till ökad övergödning som hjälpte till att driva på den anoxiska händelsen i haven. Kontinuerlig transport av kontinentalt väderbitna näringsämnen till havet möjliggjorde att höga nivåer av primär produktivitet kunde upprätthållas under TOAE.
En geokronologisk studie från 2019 fann att placeringen av den stora magmatiska provinsen Karoo-Ferrar och TOAE inte var orsakssamband, utan bara råkade inträffa ganska nära i tiden, vilket motsäger de vanliga tolkningarna av TOAE. Författarna till studien drar slutsatsen att tidslinjen för TOAE inte stämmer överens med aktivitetsförloppet för den magmatiska händelsen Karoo-Ferrar.
De tidiga stadierna av TOAE åtföljdes av en minskning av surheten i havsvattnet efter en avsevärd minskning före TOAE. Havsvattnets pH sjönk sedan nära mitten av händelsen, vilket kraftigt försurade haven. Den plötsliga nedgången av karbonatproduktionen under TOAE tros allmänt vara resultatet av denna plötsliga episod av havsförsurning . Dessutom hämmade den förbättrade återvinningen av fosfor tillbaka till havsvattnet som ett resultat av höga temperaturer och lågt havsvatten-pH dess mineralisering till apatit, vilket bidrog till oceanisk anoxi. Mängden av fosfor i marina miljöer skapade en positiv återkopplingsslinga vars konsekvens blev ytterligare förvärring av övergödning och anoxi.
Effekter på biogeokemiska kretslopp
Kolets kretslopp
Förekommer under en bredare, gradvis positiv kolisotopexkursion, är TOAE associerad med en global negativ kolisotopexkursion som känns igen i fossilt trä, organiskt kol och karbonatkol i tenuicostatum ammonitzonen i nordvästra Europa . Den globala förekomsten av denna negativa utflykt har dock ifrågasatts på grund av dess frånvaro i vissa fyndigheter från tiden, såsom Bächental bituminös märgel, även om dess förekomst i områden som Grekland har citerats som bevis på dess globala natur. Den negativa avvikelsen har visat sig vara upp till -8 % i bulk organiskt kol och karbonatkol, även om analys av sammansatta specifika biomarkörer tyder på ett globalt värde på runt -3 % till -4 %. Dessutom registreras många mindre kolisotopexkursioner globalt på den fallande delen av den större TOAE-kolisotopexkursionen. En positiv kolisotopexkursion, troligen ett resultat av massnedgrävning av organiskt kol under den anoxiska händelsen, är känd från den efterföljande falciferumammonitzonen .
Svavelcykel
En positiv svavelisotopexkursion i karbonatassocierat sulfat sker synkront med den positiva kolisotopexkursionen i karbonatkol under falciferumammonitzonen . Denna positiva svavelisotopexkursion har tillskrivits utarmningen av isotopiskt lätt svavel i den marina sulfatreservoaren som ett resultat av mikrobiell svavelreduktion i anoxiska vatten.
Effekter på livet
Marina ryggradslösa djur
Utrotningshändelsen i samband med TOAE påverkade främst det marina livet som ett resultat av kollapsen av karbonatfabriken. Brachiopoder drabbades särskilt hårt, där TOAE representerade en av de värsta kriserna i deras evolutionära historia. Unikt brachiopod- släktet Soaresirhynchia blomstrade under de senare stadierna av TOAE på grund av dess låga metaboliska hastighet och långsamma tillväxt, vilket gör det till ett katastroftaxon . Ostracods led också av en stor mångfaldsförlust, med nästan alla ostracod-klädes distributioner under tidsintervallet som motsvarar serpentinumzonen som skiftade mot högre breddgrader för att undkomma oacceptabelt varma förhållanden nära ekvatorn. Andra drabbade grupper av ryggradslösa djur inkluderade musslor , koraller , ammonoider , tagghudingar , radiolarier , dinoflagellater och foraminifer .
Marina ryggradsdjur
TOAE hade mindre effekter på marina reptiler, i skarp kontrast till den stora inverkan den hade på många klader av marina ryggradslösa djur.
Landlevande ryggradsdjur
TOAE föreslås ha orsakat utrotningen av olika clades av dinosaurier, inklusive coelophysids , dilofosaurids och många basala sauropodomorph clades, som en konsekvens av ombyggnaden av terrestra ekosystem orsakade av global klimatförändring. I kölvattnet av utrotningshändelsen uppstod många härledda klader av ornithischians, sauropoder och theropoder, med de flesta av dessa efter-utdöende clades kraftigt ökade i storlek i förhållande till dinosaurier före TOAE.
Landlevande växter
Den vulkanogena utrotningen påverkade initialt terrestra ekosystem mer allvarligt än marina. En förändring mot en sammansättning med låg mångfald av barrträd , cykader och cerebropolleniter -producenter anpassade för hög torrhet från en ekologisk sammansättning med högre mångfald av lykofyter , barrträd , fröormbunkar och våtanpassade ormbunkar observeras i den paleobotaniska och paleobotaniska historien kursen för TOAE.
Paleogeografiska förändringar
Under den syrefria händelsen förvandlades Sichuanbassängen till en gigantisk sjö, som troddes vara ungefär tre gånger så stor som dagens Lake Superior . Lakustrina sediment som avsatts som ett resultat av denna sjös existens representeras av Da'anzhai-medlemmen i Ziliujing-formationen . Ungefär ~460 gigaton (Gt) organiskt kol och ~1 200 Gt oorganiskt kol var sannolikt sekvestrerade av denna sjö under loppet av TOAE.
Jämförelse med nuvarande globala uppvärmning
TOAE och paleocen-eocen termiskt maximum har föreslagits som analoger till modern antropogen global uppvärmning baserat på den jämförbara mängden växthusgaser som släpps ut i atmosfären vid alla tre händelserna. Vissa forskare hävdar att bevis för en kraftig ökning av den tropiska cyklonintensiteten i Tethyan under TOAE tyder på att en liknande ökning av magnituden för tropiska stormar kommer att inträffa som en konsekvens av nuvarande klimatförändringar.