Carnian pluvial episode - Carnian pluvial episode

Den Carnian pluvial episode (CPE), ofte kalt Carnian pluvial hendelsen , var et intervall på store globale klimaendringer og biotiske omsetning som skjedde under Carnian stadium av sen trias . Det okkuperte flere millioner år (ca. 234-232 millioner år siden), på tvers av grensen mellom Julian og Tuvalian undertrinn av Carnian .

CPE observeres i Carnian -lag over hele verden og påvirker terrestriske og marine miljøer på forskjellige måter. På land skiftet det generelle klimaet i Pangea fra først og fremst tørre forhold til et varmt og fuktig klima, med betydelig nedbør og bare noen få tørrere intervaller. I havene ble karbonatavsetningen redusert, muligens på grunn av utryddelse av karbonatdannende organismer og/eller en økning i karbonatkompensasjonsdybden .

Klima ustabilitet under CPE gjenspeiles i kjemiske endringer i lag på tvers av hendelsen. Basen til CPE er preget av et ~ 4 ‰ negativt skift i karbonstabile isotoper ( δ 13 C ) av plantefossiler, noe som indikerer at atmosfæren ble injisert med lett karbon-12 . Dette har tillatt CPE å være korrelert med vulkansk aktivitet, spesielt vulkanske bergarter i Wrangellia Large Igneous Province som har blitt tilført nordvest i Nord -Amerika . A ~ 1,5 ‰ negativ forskyvning i oksygen stabile isotoper ( δ 18 O ) av conodonter apatitt antyder at global oppvarming var utbredt. Høye utryddelseshastigheter oppstod blant ammonoider , conodonts , bryozoa og crinoids . Store evolusjonære innovasjoner fulgte CPE, ettersom mange viktige livsgrupper oppsto eller diversifiserte seg drastisk i kjølvannet. Disse inkluderer de eldste dinosaurene , lepidosaurene og kalkrike nanofossilene, samt en utvidelse av nåletrær og skleraktinske koraller .

Historie og nomenklatur

Miljøforstyrrelser og høye utryddelsesrater ble observert for sedimenter på Carnian -scenen lenge før en global klimaforstyrrelse ble foreslått. Schlager & Schöllnberger (1974) la vekt på et mørkt silisiklastisk lag som brått avbrøt en lang periode med karbonatavsetning i de nordlige kalksteinalpene . De kalte denne stratigrafiske "wende" (vendepunktet) Reingrabener Wende, som også har blitt kalt Reingraben -hendelsen eller Raibl -hendelsen . Flere Carnian jordiske formasjoner (nemlig Schilfsandstein av Tyskland og forskjellige medlemmer av Storbritannia ‘s Mercia leirstein gruppe ) er intervaller på elve sedimenter anriket med kaolinitic leire og planterester, til tross for å ha blitt avsatt mellom flere tørre lag. Fuktighetstilpassede palynomorfer i New Brunswick , karst- topografi i Storbritannia og en karbonisotoputflukt i Israel ble alle rapportert for midten av Carnian før 1989. Den juli-tuvaliske grensen opplevde høye utryddelsesfrekvens blant mange marine virvelløse dyr, mens en utryddelse blant landvirveldyr ble foreslått å skje på slutten av Carnian.

I 1989 kombinerte et papir av Michael J. Simms og Alastair H. Ruffell disse forskjellige observasjonene til en ny hypotese, som pekte på en episode med høy luftfuktighet og økologisk omsetning midt i Carnian. Papiret ble inspirert av en samtale kobler Ruffell forskning på litologiske endringer i Mercia leirstein konsernet til Simms forskning på Sjøliljer utryddelse. Deres hypoteserte klimatiske forstyrrelser, som de kalte den karniske pluviale episoden , ble foreløpig ansett for å være et resultat av oseanisk eller vulkansk ustabilitet knyttet til den tidlige riftingen av Pangea. Simms og Ruffell publiserte flere artikler i de kommende årene, men deres hypotese ble ikke allment akseptert. En sterk kritikk av Visscher et al. (1994) hevdet at tørketilpasset pollen holdt seg rikelig gjennom hele Carnian i Tyskland, noe som antydet at Schilfsandstein ganske enkelt var et tegn på et invaderende elvesystem i stedet for utbredte klimaendringer. Kritikken deres skapte også begrepet " Carnian pluvial event ", som til slutt ville bli blant de mest utbredte navnene på klimaet.

Uklarheten til Simms og Ruffells hypotese begynte å forsvinne på slutten av 2000 -tallet, da ytterligere støtte samlet seg fra studier på Carnian -steder i Italia . Interessen for hypotesen ble sterkt forsterket av et møte og workshop i 2008 om triasklima på Museum of Nature South Tyrol i Bolzano, Italia . Selv om CPEs globale karakter ble akseptert, ble årsaken fremdeles hardt diskutert fra og med 2010 -tallet. Selv nomenklaturen var ikke enig, med forskjellige forfattere som brukte navn som den midtre Carnian våt intermezzo , Carnian fuktig episode , Carnian pluvial fase og Carnian krise . Karbon- og Osmium -isotoprekorder som ble publisert i løpet av de kommende årene støttet en sterk kobling mellom de karniske klimaforstyrrelsene og Wrangellia store vulkanprovinsen, men mange spørsmål er ubesvart. Et geologisk verksted med fokus på CPE møttes i 2018 ved Hanse-Wissenschaftskolleg (HWK) Institute for Advanced Study i Delmenhorst, Tyskland . Workshopen var ment å stimulere til videre forskning på mekanismer, innvirkning og stratigrafi av CPE, samt dens relevans for å forstå moderne klimaendringer. Den forsøkte også å standardisere nomenklaturen til CPE, og avviste deskriptorer som "hendelse" (vanligvis brukt på geologiske prosesser under en million år i varighet) eller "midter -Carnian" (et tåkete begrep uten tilsvarende geologisk understadie).

Klima under den karniske pluviale episoden

Det tørre klimaet i slutten av Trias ble avbrutt av de markant mer fuktige forholdene i Carnian pluvial -episoden (CPE). Bevis på økt nedbør under CPE inkluderer

Oksygenisotopanalyser utført på konodontapatitt fra denne perioden viser et omtrent 1,5 prosent negativt skifte. Denne negative δ 18 Outflukt antyder en global oppvarming på 3 til 4 ° C i løpet av CPE, og / eller en endring i sjøvann salinitet .

Biologisk omsetning

Utryddelse : conodonts , ammonoider , bryozoa og grønne alger ble hardt rammet av CPE og opplevde høye utryddelsesrater. Men mest merkbar var utstrålingen av blant andre grupper dinosaurer , kalkholdige nanofossiler, koraller og krinoider .

Dinosaurer : den radiometriske alderen til de eldste kjente dinosaurene ( Eoraptor ) som ble funnet i Ischigualasto Formation of Argentina, dateres tilbake til 230,3 til 231,4 millioner år siden. Denne alderen er veldig lik minimumsalderen beregnet for CPE (≈230,9 millioner år siden). Ichnofossil -sammenligninger av forskjellige tetrapoder mellom tiden før, under og etter CPE antyder en eksplosiv stråling av dinosaurer på grunn av den fuktige fasen i Carnian.

Kalkholdige nanofossiler: de første planktoniske forkalkerne skjedde like etter CPE og kan ha vært kalkholdige dinocyster, dvs. kalkholdige cyster av dinoflagellater .

  • Marine utryddelser

  • Noen av de store biologiske endringene

  • Diversifisering av dinosaurer

Effekter på karbonatplattformer

Ved begynnelsen av CPE registreres en kraftig endring i karbonatplattforms geometrier i vestlige Tethys . Høyrelieff, hovedsakelig isolerte, små karbonatplattformer omgitt av bratte skråninger, typiske for den tidlige Carnian, ble erstattet av lavavlastende karbonatplattformer med lavvinklede bakker (dvs. ramper). Denne omsetningen er knyttet til en stor endring i det biologiske samfunnet som er ansvarlig for kalsiumkarbonatutfelling (dvs. karbonatfabrikk). Det svært produktive, hovedsakelig bakteriedominerte biologiske samfunnet (M-fabrikk) hvis handling førte til karbonatproduksjonen på plattformer med høy avlastning ble erstattet av et mindre produktivt bløtdyr-metazoan-dominert samfunn (CT-fabrikker).

I Sør -Kina -blokken er dødsfallet av karbonatplattformer kombinert med avsetning av sedimenter som er typiske for anoksiske miljøer (svart skifer ). Takket være lave oksygennivåer ble dyrerester ofte godt bevart i sedimentære forekomster kalt Lagerstätten . Disse Lagerstätten er rike på krinoider og reptiler, for eksempel ichthyosaurs .

Mulige årsaker

Utbrudd av Wrangellia flombasalter

Den nylige oppdagelsen av en fremtredende δ 13 Cnegativt skift i høyere plantes n -alkaner antyder en massiv CO 2 -injeksjon i atmosfæren - havsystemet ved foten av CPE. Minste radiometriske alder for CPE (≈230,9 Ma) ligner i alder på basalter i Wrangellia large igneous Province (LIP). I den geologiske rekorden er LIP -vulkanisme ofte korrelert med episoder med store klimaendringer og utryddelser, som kan skyldes forurensning av økosystemer med massiv frigjøring av vulkanske gasser som CO 2 og SO 2 . Stor frigjøring av CO 2 i atmosfæren-havsystemet av Wrangellia kan forklare den økte tilførselen av silisiklastisk materiale til bassenger, som observert under CPE. Økningen av CO 2 i atmosfæren kunne ha resultert i global oppvarming og påfølgende akselerasjon av den hydrologiske syklusen, og dermed sterkt forbedre den kontinentale forvitringen . Videre, hvis den var rask nok, kunne en plutselig økning av pCO 2 -nivåer ha resultert i forsuring av sjøvann med den påfølgende økningen av karbonatkompensasjonsdybden (CCD) og en krise med karbonatutfelling (f.eks. Undergang av karbonatplattformer i vestlige Tethys ).

Løft under den kimmeriske orogenien

I følge en alternativ hypotese var den karniske pluvialepisoden en regional klimatisk forstyrrelse som hovedsakelig var synlig i den vestlige Tethys og knyttet til hevingen av en ny fjellkjede , det kimmeriske orogen , som var et resultat av stengingen av en Tethyan nordlig gren øst for nåværende europeiske kontinent.

Den nye fjellkjede ble dannet på den sørlige siden av Laurasia , og handlet deretter som Himalaya og Asia gjør i dag for Indiahavet , opprettholde en sterk press gradient mellom havet og kontinentet, og dermed generere en monsun . Sommerens monsunvind ble dermed fanget opp av den kimmeriske fjellkjeden og genererte kraftig regn, og forklarte dermed overgangen til fuktig klima som ble gjenkjent i vestlige Tethys -sedimenter.

Referanser