Событие Ломагунди

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис

Событие Ломагунди (также Изотопная аномалия Ломагунди-Ятули, аномалия Ломагунди, сокр. LE, Lomagundi Event) — самая значительная положительная аномалия δ13C за всю историю Земли, которая возникла в палеопротерозое в интервале 2220–2100 млн лет назад (геологический период Рясий) и достигала максимального значения 14 ‰ VPDB около 2175 млн лет назад.

Событие названо в честь геологической формации Ломагунди в Зимбабве, где оно было впервые обнаружено и описано.

История открытия

Первое подробное описание изотопной аномалии было сделано в 1975 г. немецким исследователем Манфредом Шидловски с соавторами в ходе изучения палеопротерозойских доломитов[1]. Однако фактическое открытие относится к 1968 году и принадлежит группе Галимова, проводившей исследования в отложениях Ятулия в Карелии[2].

Первоначально аномалия была интерпретирована как локальная, привязанная к замкнутому морскому бассейну, где происходило интенсивное накопление биомассы. В дальнейшем выяснилось, что известняки и доломиты этого периода с δ13С более 10 ‰ встречаются повсеместно, что говорит о глобальном изменении изотопного состава углерода по всему Мировому океану. В качестве причины называлось широкое распространение цианобактерий, что привело к изъятию из морской воды лёгкого изотопа углерода[3].

Предыстория

Переход от архея к палеопротерозою был временем глобальных изменений окружающей среды. Самым значительным из этих изменений, несомненно, была Кислородная катастрофа (GOE), которая началось примерно 2450 млн лет назад и достигла своего пика 2350–2280 млн лет назад[4]. В связи с увеличением концентрации кислорода наступил гуронский ледниковый период, протекавший в три фазы (озеро Рэмси — с 2420–2405 млн лет назад, Брюс — с 2370–2360 млн лет назад и Говганда — 2315–2305 млн лет назад)[5].

В течение палеопротерозоя осадочный процесс все больше характеризовался богатыми углеродом органическими отложениями которые были распространены с момента 2000 млн лет назад. В момент 2200 млн лет назад впервые образовались фосфориты[6]. Кроме того, образовались богатые сульфатом кальция отложения морского происхождения (2200 млн лет назад) и типичные для этого периода полосчатые руды .

Ко времени распада неоархейского суперконтинента Суперия (или Кенорленд) около 2200 млн лет до назад[7] в течение примерно 250-миллионолетнего периода (2450–2200 млн лет назад)[8] глобального снижения вулканической активности (Global Magmatic Shutdown) и очень медленной тектоники плит также произошли значительные геодинамические изменения.

Доказательства

Помимо типового местонахождения в Зимбабве и первой находки в Карелии, изотопная аномалия Ломагунди обнаруживается практически по всему миру, за исключением Антарктиды. Задокументированы следующие случаи:

Характеристика изотопной аномалии

Форма кривой изотопной аномалии Ломагунди-Ятули

Мартин и др. (2013a) определили максимальную продолжительность избытка изотопа δ13C 249 ± 9 млн лет (интервал 2306–2057 млн лет назад) и минимальную продолжительность 128 ± 9 млн лет (интервал 2221–2093 млн лет назад)[20]. Положительный выброс должен был произойти за один раз, но авторы не исключают, что при более тонком изучении будет обнаружно нескольких коротких выбросов.

Значения δ13C с конца архея до момента примерно 2300 млн лет назад практически постоянно находились на уровне 0 ‰ VPDB (венский белемнитстандарт), затем начинают постепенно увеличивается, а 2225 млн лет назад происходит их внезапный рост. Абсолютное максимальное значение около 14 ‰ VPDB было достигнуто около 2175 миллионов лет назад. После прохождения максимума кривая снова падает, но спад менее крутой, чем подъем. Примерно 2020 млн лет назад показатель вновь достиг уровня 0 ‰ VPDB и оставался на этом уровне до конца палеопротерозоя. Следует отметить, что кривая на рисунке имеет разброс около 3 ‰ VPDB.

Для лучшего понимания хода кривой приведем некоторые сравнительные значения, которые подчеркивают исключительный характер аномалии Ломагунди:

Объяснение

Изменение значений δ13C во времени напрямую связано с содержанием кислорода в земной атмосфере. Кислород высвобождается за счет восстановления неорганического углерода (например, в двуокиси углерода) до органических соединений углерода (обычно кратных CH2O). Однако фотосинтетическая фиксация углерода отдает предпочтение более легкому изотопу 12С. Это объясняет довольно низкие значения δ13C для органического углерода[21].

При выносе из экосистемы больших количеств органического углерода путем осаждения и последующего запечатывания в геологических формациях увеличивается не только содержание кислорода в море и в атмосфере, но и одновременно увеличиваются значения δ13С для нерастворенного, неорганического углерода и осадочных карбонатов[22].

Огромный рост значений δ13C во время события Ломагунди можно объяснить повышенным производством кислорода, которое было вызвано быстрым ростом цианобактерий во время предыдущей Великой кислородной катастрофы. В то же время, однако, органический углерод должен был осаждаться в значительных количествах в виде, например, чёрных сланцев, которые появляются в отвалах впервые к концу изотопной аномалии.

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 M. Schidlowski, R. Eichmann, C.E. Junge. Докембрийские осадочные карбонаты: химия изотопов углерода и кислорода и последствия для земного кислородного баланса (англ.) = Precambrian sedimentary carbonates: carbon and oxygen isotope chemistry and implications for the terrestrial oxygen budget // Precambrian Res.. — 1975. — Vol. 2. — P. 1-69.
  2. ↑ Галимов Э.М., Кузнецова Н.Г., Прохоров В.С. К вопросу о составе древней атмосферы Земли в связи с результатами изотопного анализа углерода докембрийских карбонатов // Геохимия. — 1968. — Т. 11. — С. 1376–1381.
  3. ↑ James Eguchi, Johnny Seales, Rajdeep Dasgupta. Great Oxidation and Lomagundi events linked by deep cycling and enhanced degassing of carbon // Nature Geoscience. 2019. DOI: 10.1038/s41561-019-0492-6. Русская аннотация: Стрекопытов В. Кислородная революция и событие Ломагунди связаны с тектоническими процессами в раннем протерозое. «Элементы»
  4. ↑ Q. Guo, u. a. Reconstructing Earth’s surface oxidation across the Archean-Proterozoic transition // Geology. — 2009. — Т. 37.
  5. ↑ A. Bekker, H. D. und Holland. Oxygen overshoot and recovery during the early Paleoproterozoic (англ.) // Earth Planet. Sci. Lett.. — 2012. — Vol. 317–318. — P. 295–304.
  6. ↑ Papineau, D. Global biogeochemical changes at both ends of the Proterozoic: insights from Phosphorites // Astrobiology. — 2010. — Т. 10. — С. 165–181.
  7. ↑ K.C. Condie, D.J. Des Marais, D. Abbot. Precambrian superplumes and supercontinents: a record in black shales, carbon isotopes, and paleoclimates? // Precambrian Research. — 2001. — Т. 106. — С. 239–260.
  8. ↑ K.C. Condie, C. O’Neill, R.C. Aster. Evidence and implications for a widespread magmatic shutdown for 250 My on Earth // Earth and Planetary Science Letters. — 2009. — Т. 282. — С. 294–298.
  9. ↑ V. A. Melezhik, A.E. Fallick. A widespread positive δ13C carb anomaly at around 2.33–2.06 Ga on the Fennoscandian Shield: a paradox? // Terra Nova. — 1996. — Т. 8. — С. 141–157.
  10. ↑ J. A. Karhu. Paleoproterozoic evolution of the carbon isotope ratios of sedimentary carbonates in the Fennoscandian Shield // Geological Survey of Finland Bulleti. — 1993. — Т. 371. — С. 1–87.
  11. ↑ P. Salminen,. Carbon isotope records of sedimentary carbonate rocks in the Pechenga Belt, NW Russia: implications for the Precambrian carbon cycle. — 2014.
  12. ↑ A. J. Baker, A. E. Fallick. Evidence from Lewisian limestones for isotopically heavy carbon in two-thousand-million-year-old sea water // Nature. — 1989. — Т. 337. — С. 352–354.
  13. ↑ V. N. Zagnitko, I. P. Lugovaya. Isotope Geochemistry of Carbonate and томed Iron Formations of the Ukrainian Shield // Naukova Dumka. — 1989.
  14. ↑ A. Bekker, J. A Karhu, K. A. Eriksson, A. J. Kaufman. Chemostratigraphy of Paleoproteroizoic carbonate successions of the Wyoming Craton: tectonic forcing of biogeochemical change? // Precambrian Research. — 2003. — Т. 120. — С. 279–325.
  15. ↑ A. Bekker, A. N. Sial, J. A. Karhu, V. P. Ferreira, C. M. Noce, A. J. Kaufman, A.W. Romano, M. M. Pimentel. Chemostratigraphy of carbonates from the Minas Supergroup, Quadrilátero Ferrífero (Iron Quadrangle), Brazil: a stratigraphic record of Early Proterozoic atmospheric, biogeochemical and climatic change // American Journal of Science. — 2003. — Т. 303. — С. 865–904.
  16. ↑ A. Bekker, A. J. Kaufman, J. A. Karhu, N. J. Beukes, Q. D. Swart, L. L. Coetzee, K. A. Eriksson. Chemostratigraphy of the Paleoproterozoic Duitschland Formation, South Africa: implications for coupled climate change and carbon cycling // American Journal of Science. — 2001. — Т. 301. — С. 261–285.
  17. ↑ J. F. Lindsay, M. D. Brasier. Did global tectonics drive early biosphere evolution. Carbon isotope record from 2.6 to 1.9 Ga carbonates of Western Australian basins // Precambrian Research. — 2002. — Т. 114. — С. 1–34.
  18. ↑ B. Sreenivas, S. Das Sharma, B. Kumar, D. J. Patil, A. B. Roy, R. Srinivasan. [https://ur.booksc.me/book/17912653/2ae01e Positive δ13C excursion in carbonate and organic fractions from the Paleoproterozoic Aravalli Supergroup, Northwestern India] // Precambrian Research. — 2001. — Т. 106. — С. 277–290.
  19. ↑ H. Tang, Y. Chen, G. Wu, Y. Lai. Paleoproterozoic positive δ13Ccarb excursion in the northeastern Sino-Korean craton: evidence of the Lomagundi Event // Gondwana Research. — 2011. — Т. 19. — С. 471–481.
  20. ↑ A. P. Martin, D. J. Condon, A. R. Prave, A. Lepland. A review of temporal constraints for the Paleoproterozoic large, positive carbonate carbon isotope excursion (the Lomagundi-Jatuli Event) // Earth-Science Reviews. — 2013. — Т. 127.
  21. ↑ T.F. Anderson, M.A. Arthur. Stable isotopes of oxygen and carbon and their application to sedimentologic and paleoenvironmental problems // Stable Isotopes in Sedimentary Geology. — 1983.
  22. ↑ J.A. Karhu, H.D. Holland. Carbon isotopes and the rise of atmospheric oxygen // Geology. — 1996. — Т. 24. — С. 867–879.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Событие_Ломагунди&oldid=12531694