دفن الكربون العضوي أدى إلى أكسجة الغلاف الجوي في حقب الحياة القديمة المبكرة
زيادة تدفق الطين القاري إلى الرواسب البحرية أدى إلى زيادة مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي والبحري العميق
في دراسة نشرت في مجلة Science Advances ، استخدم العلماء بيانات جديدة لنظائر الليثيوم (δ 7 Li) لإظهار أن تصدير الطين القاري عزز دفن الكربون العضوي وبالتالي الأكسجة الجوية خلال العصر الكامبري.
تعتمد الحيوانات على الأكسجين للتنفس، وهكذا، فإن ظهور وانتشار الحيوانات المبكرة من أواخر عصر الطلائع الحديثة إلى عصر حقب الحياة القديمة المبكرة (منذ حوالي 600 إلى 500 مليون سنة أو ميا) يُعزى تقليديًا إلى الزيادة الكبيرة في مستويات الأكسجين البحري.
ومع ذلك، تشير المقتفيات الجيوكيميائية والنماذج العددية إلى أن مستويات الأكسجين الجوي والبحري خلال أواخر عصر الطلائع الحديثة وأوائل العصر الحجري القديم كانت أقل بكثير مما هي عليه اليوم، مع حالات الأكسدة والاختزال البحرية شديدة التباين.
خلال هذه الفترة، حدث الأوكسجين البحري في ظل ظروف انخفاض الأكسجين في الغلاف الجوي، ويعزى ذلك إلى مضخة بيولوجية بحرية معززة. ومع ذلك، فإن دور العوامل الأخرى، مثل تعزيز مضخة الكربون المعدنية لدفن المواد العضوية عن طريق حماية المعادن، لم يتم استكشافه بدقة في هذه الحقبة.
ولمعالجة هذه الفجوة، قام البروفيسور وي غوانغي من جامعة نانجينج والبروفيسور تشاو مينج يو من معهد الجيولوجيا والجيوفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (IGGCAS)، بالتعاون مع المتعاونين معهم، بتطوير δ 7 Li في الرواسب السيليكية البحرية، مثل الأحجار الطينية، لتتبع نسب الطين المشتق قاريًا والمحفوظ في رواسب الجرف القاري.
أثناء التجوية الكيميائية، يتم تناول الليثيوم الخفيف نظيريًا بشكل تفضيلي بواسطة معادن السيليكات الثانوية (أي الطين)، مما يؤدي إلى قيم δ 7 Li أكثر سالبة في المنتجات شديدة التجوية.
في المقابل، تظهر معادن السيليكات الأولية والمنتجات ضعيفة التجوية (مثل الفلسبار والميكا) بصمات أعلى لـ δ 7 Li مماثلة لتلك الموجودة في القشرة القارية العليا المتوسطة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الطين البحري الأصلي الذي يتكون من التجوية البحرية العكسية يظهر بشكل عام قيم δ 7 Li أعلى بسبب الليثيوم المشتق من مياه البحر، ولذلك، فإن قيم δ 7 Li للأحجار الطينية البحرية تعمل كمؤشرات يمكن الاعتماد عليها لنسب الأنواع المختلفة من معادن السيليكات المحفوظة في رواسب الجرف القاري القديمة.
تحليل تركيبات نظائر الليثيوم
جمع الباحثون حوالي 600 عينة من الحجر الطيني تمتد من أواخر حقبة الحياة الحديثة إلى منتصف الكمبري (حوالي 660-500 ميا) وقاموا بتحليل تركيبات نظائر الليثيوم إلى جانب نسب البوتاسيوم إلى الألومنيوم (K / Al) لتتبع التغيرات في التجوية السيليكات القارية والتركيب المعدني الطيني.
خلال هذه الفترة. تشير الانخفاضات الكبيرة في نسب Li وK/Al للأحجار الطينية البحرية بعد العصر الكامبري المبكر (حوالي 525 ميا) إلى زيادة التجوية السيليكات القارية والحفاظ على معادن الطين في الرواسب البحرية.
علاوة على ذلك، تمت مقارنة قاعدة بيانات الحجر الطيني δ 7 Li الجديدة مع محتويات الفوسفور (P) والكربون العضوي الكلي (TOC) واليورانيوم (U) في الرواسب الفتاتية السيليكية البحرية من مجموعات مشروع الجيوكيمياء الجيولوجية الرسوبية والبيئات القديمة.
توفر الأحداث المتزامنة لانخفاض δ 7 Li وزيادة P وTOC وU في الرواسب البحرية أدلة دامغة على الارتباطات بين تكوين الطين القاري وخزانات P البحرية وتدفق دفن الكربون العضوي ومستويات الأوكسجين البحري.
تشير نتائج النموذج البيوجيوكيميائي العالمي إلى أن زيادة تدفق الطين القاري إلى الرواسب البحرية أدى إلى زيادة مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي والبحري العميق، خاصة في ظل الظروف الأولية لانخفاض الأكسجين في الغلاف الجوي.
