Basin Restriction or Oceanic Anoxic Event During the Upper Kellwasser Event in the Appalachian Basin: Insights From mm-scale Analysis of the Point Gratiot Bed
Deze studie maakt gebruik van geochemische analyse op millimeter schaal van de Point Gratiot Bed om aan te tonen dat de waargenomen afname van molybdeenverrijking, ondanks toenemende anoxie, het beste verklaard kan worden door een globale oceanische anoxische gebeurtenis in plaats van door bekkenrestrictie, aangezien molybdeenniveaus niet herstelden tijdens korte ventilatieperioden die het bekken met een molybdeenrijk reservoir zouden hebben verbonden.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
De diepe tijd laat een stilzwijgend verslag achter in de steen, maar soms vertelt dat verslag een verhaal dat zichzelf lijkt tegen te spreken. In de gesteentelagen van de Aarde zoeken wetenschappers naar aanwijzingen over wanneer de oceanen zonder zuurstof kwamen te zitten, een conditie die bekend staat als anoxie. Wanneer zuurstof uit de bodem van de zee verdwijnt, raken bepaalde metalen die normaal gesproken in het water opgelost zijn gevangen in de modder, wat een chemische signatuur creëert die geologen miljoenen jaren later kunnen lezen. Een van deze metalen, molybdeen, fungeert als een gevoelige indicator: als het water stilstaand en zuurstofloos is, hoopt het metaal zich op in het sediment. Dit proces is goed begrepen in moderne, geïsoleerde waterlichamen waar de bodem is afgesneden van de rest van de oceaan. Echter, een puzzel is ontstaan uit de oude gesteenten van de Laat-Devonijnse periode. Tijdens deze tijd heeft een massa-extinctie bijna de helft van al het mariene leven weggevaagd, en de gesteenten uit dat tijdperk vertonen een vreemd patroon. Terwijl andere tekenen wijzen op een oceaan die steeds meer zuurstofarm werd, neemt de hoeveelheid molybdeen die in de modder gevangen zit, naarmate men door de lagen omhoog beweegt, juist af. Dit paradoxale beeld suggereert dat de condities voor het leven verslechterden, terwijl het chemische bewijs voor die verslechtering juist vervaagde.
Om dit mysterie op te lossen, richtte een onderzoeker genaamd David R. Blood zijn aandacht op een specifieke gesteentelaag in westelijk New York, de Point Gratiot Bed genoemd. Deze dunne laag zwarte schalie, slechts ongeveer de breedte van een hand, markeert exact het moment waarop de Devonijnse periode eindigde en de volgende begon. Decennialang hebben wetenschappers deze laag bestudeerd, maar hun instrumenten waren te grof om de fijne details te zien van hoe het milieu van dag tot dag of week tot week veranderde. Ze wisten dat de laag grijze modder en gangen van wezens bevatte, wat bewees dat zuurstof voor korte momenten was teruggekeerd naar de zeebodem, maar ze konden niet precies zien hoe de chemie op die momenten reageerde. Blood besloot de rots met een veel fijner oog te bekijken. Hij nam een continue boorkern van de gehele laag, die 222 millimeter lang was, en analyseerde deze met een resolutie van ongeveer 1,2 millimeter. Dit is als het lezen van een boek letter voor letter in plaats van woord voor woord, waardoor hij de chemische veranderingen direct naast de fysieke tekenen van leven en zuurstof kon zien.
De kern onthulde een landschap van verschuivende omstandigheden. De onderkant van de laag was een mengsel van zwarte schalie en grijze modder, met duidelijk bewijs van wezens die door het sediment groeven, wat erop wees dat zuurstof de zeebodem had bereikt. Terwijl de onderzoeker door de rots omhoog bewoog, werden de grijze modder en de gangen minder frequent en werd de zwarte schalie dominanter en gelaagd, wat suggdeerde dat de zuurstof langzaam verdween en de zeebodem vijandiger werd. Dit kwam overeen met wat eerdere studies hadden gevonden: het milieu werd slechter. De echte test was echter om te zien wat er met het molybdeen gebeurde nadat de zuurstof was teruggekeerd. Als de oceaan simpelweg was afgesneden van de rest van de wereld, zoals een badkuip waarvan de afvoer is dichtgeplugd, dan zou elke keer dat zuurstof terugstroomt en het water mengt, een verse voorraad molybdeen uit de open oceaan moeten hebben meegebracht. In dat scenario zou de gesteentelaag die onmiddellijk na een zuurstofgebeurtenis wordt gevormd, een plotselinge piek in het metaal moeten vertonen, een herstel van de lage niveaus die daarvoor werden gezien.
De gegevens vertelden een ander verhaal. Terwijl Blood de gesteentelaag laag voor laag onderzocht, ontdekte hij dat de molybdeeniveaus niet terugbonden. Zelfs toen het sediment duidelijk aangaf dat zuurstof was teruggekeerd en wezens weer door het sediment groeven, nam de molybdeenconcentratie niet toe. In plaats daarvan zetten de niveaus hun gestage daling voort, waarbij ze de lokale uitbarstingen van leven en zuurstof negeerden. Het metaal herstelde niet omdat de bron zelf leeg was. De open oceaan, die de reservoir had moeten zijn die het metaal aanvoerde, was al uitgeput geraakt. Deze bevinding weerlegde het idee dat het Appalachian Basin simpelweg geïsoleerd was van de rest van de wereld. Als het geïsoleerd was geweest, zouden de menggebeurtenissen de lokale voorraad hebben aangevuld. In plaats daarvan was de gehele wereldwijde oceaan tekortgekomen aan molybdeen omdat wijdverspreide anoxie over de hele planeet het metaal overal in de sedimenten had opgesloten. De lokale omgeving in New York was slechts een spiegel die een wereldwijde crisis reflecteerde.
De studie keek ook naar andere metalen, zoals uranium en vanadium, om er zeker van te zijn dat de resultaten geen trucje van de rotsformatie zelf waren. In tegen tegenstelling tot molybdeen vertoonden deze metalen geen gestage daling naarmate men door de laag omhoog bewoog; ze bleven relatief constant. Dit bevestigde dat de rots niet veranderde op een manier die het molybdeensignaal zou verbergen, en dat de daling van het molybdeen een specifieke reactie was op de chemie van het water. Het bewijs wijst naar één krachtige conclusie: de extinctiegebeurtenis werd gedreven door een wereldwijde oceanische anoxische gebeurtenis, en niet slechts door een lokale beperking van de zee. De oceanen waren zo uitgestrekt en stilstaand geworden dat ze de chemische balans die nodig is voor leven niet langer konden ondersteunen, en het metaal dat de terugkeer van het lokale milieu had moeten signaleren, was simpelweg verdwenen uit de gehele wereldwijde wateren. Deze gedetailleerde blik op een enkele slice van gesteente heeft een belangrijk hoofdstuk in de geschiedenis van de Aarde opgehelderd, door te laten zien dat de dood van de Devoonse zeeën een wereldwijd fenomeen was dat zelfs in de kleinste details van de steen zijn sporen heeft nagelaten.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.