Океанічні безкисневі події
Аноксичні події, Океанічні безкисневі події[2] (Oceanic anoxic events) описують періоди, коли великі простори океанів Землі були позбавлені розчиненого кисню, створюючи токсичні, евксинні (безкисневі та сульфідні) води.[3] Геологічний літопис показує, що вони відбувалися багато разів у минулому. Аноксичні події збіглися з кількома масовими вимираннями і, можливо, сприяли їм.[4] Ці масові вимирання включають деякі, які геобіологи використовують як маркери часу в біостратиграфічному датуванні.[5] З іншого боку, існують широко поширені різноманітні шари чорного сланцю з середини Крейди, які вказують на безкисневі події, але не пов'язані з масовими вимираннями.[6] Багато геологів вважають, що безкисневі події в океані тісно пов'язані з уповільненням циркуляції океану, потеплінням клімату та підвищеним рівнем парникових газів. Дослідники запропонували посилений вулканізм (вивільнення CO2) як «основний зовнішній тригер».[7][8]
Британський океанолог і дослідник атмосфери Ендрю Вотсон пояснив, що, хоча епоха голоцену демонструє багато процесів, що нагадують ті, що сприяли минулим безкисневим подіям, повномасштабна аноксія в океані займе «тисячі років».[9]
Концепція океанічної аноксичної події (OAE) була вперше запропонована в 1976 році Сеймуром Шлангером (1927—1990) і геологом Г'ю Дженкінсом[10] і виникла на основі відкриттів, зроблених Проектом глибоководного буріння (DSDP) у Тихому океані. Знахідка чорних, багатих вуглецем сланців у крейдяних відкладах, які накопичувалися на підводних вулканічних плато (напр. Височина Шатського, плато Маніхікі), у поєднанні з їхнім ідентичним віком до подібних відкладень із керном з Атлантичного океану та відомих відкладів у Європі, зокрема в геологічних літописах Апеннін[10] в Італії, де переважає вапняк, призвели до спостереження що ці широко поширені, однакові шари зафіксували дуже незвичайні умови збіднення кисню в світових океанах, що охоплювали кілька окремих періодів геологічного часу.
Сучасні дослідження цих насичених органікою відкладень зазвичай виявляють наявність дрібних шарів, які не порушені донною фауною, що вказує на безкисневі умови на морському дні, які, як вважають, збігаються з низинним отруйним шаром сірководню, H2S.[11] Крім того, детальні органічні геохімічні дослідження нещодавно виявили присутність молекул (так званих біомаркерів), які походять як від пурпурних сірчаних бактерій[11], так і від зелених сірчаних бактерій — організмів, які потребували як світла, так і вільного сірководню (H2S), що ілюструє що безкисневі умови поширювалися високо в фототичний верхній стовп води.
Кілька місць на землі демонструють ознаки аноксії в локальному масштабі, такі як цвітіння водоростей/бактерій і локальні «мертві зони». Мертві зони існують біля східного узбережжя Сполучених Штатів у Чесапікській затоці, а також у скандинавській протоці Каттегат, Чорному морі (яке, однак, могло бути безкисневим у своїх найглибших рівнях протягом тисячоліть), у північній частині Адріатики а також мертва зона біля узбережжя Луїзіани. Нинішній сплеск медуз у всьому світі іноді розглядається як перші маркери безкисневої події.[12] Інші морські мертві зони з'явилися в прибережних водах Південної Америки, Китаю, Японії та Нової Зеландії. Дослідження 2008 року задокументувало 405 мертвих зон у всьому світі.[13]
Аноксичні події в океані мали багато важливих наслідків. Вважається, що вони відповідальні за масове вимирання морських організмів як у палеозої, так і в мезозої.[14] Ранні тоарські та сеномансько-туронські безкисневі події корелюють з туронськими та сеномансько-туронськими вимиранням переважно морських форм життя. Крім можливих атмосферних впливів, багато морських організмів, що живуть на глибині, не змогли пристосуватися до океану, де кисень проникав лише в поверхневі шари.
Економічно значущим наслідком безкислородних подій в океані є той факт, що такі умови в багатьох мезозойських океанах сприяли накопиченню більшості світових запасів нафти та природного газу. Під час океанічної безкисневої події покладів органічної речовини було набагато більше, ніж зазвичай, що дозволило утворювати нафтопродукти в багатьох середовищах по всьому світу. Отже, приблизно 70 відсотків нафтових порід мають мезозойський вік, а ще 15 відсотків походять з теплого палеогену.
Детальні стратиграфічні дослідження крейдяних чорних сланців у багатьох частинах світу показали, що дві океанічні безкисневі події були особливо значущими з точки зору їх впливу на хімію океанів, одна в ранньому Апті (~120 млн років), іноді називається подією Селлі[15] на честь італійського геолога Раймондо Селлі (1916—1983), а іншу — на межі Сеноману та Турону (~93 млн років), яку іноді називають подією Бонареллі[15] на честь італійського геолога Гвідо Бонареллі (1871—1951). Перший тривав від ~1,0 до 1,3 млн років.[16] Другий оцінюється в ~820 тисяч років.[17]
Тоарська океанічна безкиснева подія, єдина подія з юрського періоду, відбулася під час раннього тоарського періоду (~183 млн років).[18][19][20]
Пермсько-тріасове вимирання, викликане викидом CO2[21] із Сибіру, було відзначене деоксигенацією океану.
Вважалося, що протягом більшої частини історії Землі океани відчували дефіцит кисню. Під час архею евксинії майже не було через низьку доступність сульфату в океанах[7], але в протерозої вони стануть більш поширеними.
- ↑ Aquatic Dead Zones NASA Earth Observatory. Revised 17 July 2010. Retrieved 17 January 2010.
- ↑ Відділ седиментології ПГК | Інститу геології і геохімії горючих копалин (укр.). Процитовано 6 липня 2022.
- ↑ Timothy W. Lyons; Ariel D. Anbar; Silke Severmann; Clint Scott; Benjamin C. Gill (19 січня 2009). Tracking Euxinia in the Ancient Ocean: A Multiproxy Perspective and Proterozoic Case Study. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 37 (1): 507—53. Bibcode:2009AREPS..37..507L. doi:10.1146/annurev.earth.36.031207.124233.
- ↑ Wignall, Paul B.; Richard J. Twitchett (24 травня 1996). Oceanic Anoxia and the End Permian Mass Extinction. Science. 5265. 272 (5265): 1155—1158. Bibcode:1996Sci...272.1155W. doi:10.1126/science.272.5265.1155. PMID 8662450.
- ↑ Peters, Walters; Modowan K.E. (2005). The Biomarker Guide, Volume 2: Biomarkers and Isotopes in the Petroleum Exploration and Earth History. Cambridge University Press. с. 749. ISBN 978-0-521-83762-0.
- ↑ OHKOUCHI, Naohiko; KURODA, Junichiro; TAIRA, Asahiko (21 липня 2015). The origin of Cretaceous black shales: a change in the surface ocean ecosystem and its triggers. Proceedings of the Japan Academy. Series B, Physical and Biological Sciences. 91 (7): 273—291. Bibcode:2015PJAB...91..273O. doi:10.2183/pjab.91.273. ISSN 0386-2208. PMC 4631894. PMID 26194853.
- ↑ а б
Katja M Meyer; Lee R Kump (9 січня 2008). Oceanic euxinia in Earth history: Causes and consequences. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 36: 251—288. Bibcode:2008AREPS..36..251M. doi:10.1146/annurev.earth.36.031207.124256. Процитовано 11 квітня 2014.
The central external trigger for euxinia is proposed to be enhanced volcanism (release of volcanic CO2), although other external forcings of the climate system could be imagined (changing solar luminosity, changes in continental configuration affecting ocean circulation and the stability of ice sheets.
- ↑ Jurikova, Hana; Gutjahr, Marcus; Wallmann, Klaus; Flögel, Sascha; Liebetrau, Volker; Posenato, Renato; Angiolini, Lucia; Garbelli, Claudio; Brand, Uwe (November 2020). Permian–Triassic mass extinction pulses driven by major marine carbon cycle perturbations. Nature Geoscience (англ.). 13 (11): 745—750. Bibcode:2020NatGe..13..745J. doi:10.1038/s41561-020-00646-4. ISSN 1752-0908.
- ↑ Watson, Andrew J. (22 грудня 2016). Oceans on the edge of anoxia. Science (англ.). 354 (6319): 1529—1530. Bibcode:2016Sci...354.1529W. doi:10.1126/science.aaj2321. ISSN 0036-8075. PMID 28008026.
- ↑ а б History Channel, «The History of Oil» (2007), Australian Broadcasting System, Inc., aired: 2:00–4:00 pm EDST, 2008-07-08; Note: Geologist Hugh Jenkyns was interviewed in the History Channel's (re: footnote:3 History Channel, «The History of Oil» (2007)) documentary «The History of Oil» and attributed the matching occurrence high in the Apennine Mountains' meter thick black shale band put together with the findings from the Deep Sea Drilling Project as triggering the theory and work that followed from a beginning ca 1974.
- ↑ а б What would 3 degrees mean?. Архів оригіналу за 19 July 2008. Процитовано 8 липня 2008.
[At plus] Six degrees [i.e rise of 6 degrees Celsius] * At the end of the Permian period, 251 million years ago, up to 95% of species became extinct as a result of a super-greenhouse event, resulting in a temperature rise of six degrees, perhaps because of an even bigger methane belch that happened 200 million years later in the Eocene and also: *Five degrees of warming occurred during the Paleocene-Eocene Thermal Maximum, 55 million years ago: during that event, breadfruit trees grew on the coast of Greenland, while the Arctic Ocean saw water temperatures of 20C within 200km of the North Pole itself. There was no ice at either pole; forests were probably growing in central Antarctica. * The Eocene greenhouse event was probably caused by methane hydrates (an ice-like combination of methane and water) bursting into the atmosphere from the seabed in an immense “ocean burp”, sparking a surge in global temperatures. Today vast amounts of these same methane hydrates still sit on subsea continental shelves. * The early Eocene greenhouse took at least 10,000 years to come about. Today we could accomplish the same feat in less than a century. (emphasis, links added)
- ↑ Raquel Vaquer-Sunyer; Carlos M. Duarte (7 жовтня 2008). Thresholds of hypoxia for marine biodiversity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (40): 15452—15457. Bibcode:2008PNAS..10515452V. doi:10.1073/pnas.0803833105. PMC 2556360. PMID 18824689.
- ↑ Study Shows Continued Spread of 'Dead Zones'; Lack of Oxygen Now a Key Stressor on Marine Ecosystems.
- ↑ Meyer, K. M.; Kump, L. R. (2008). Oceanic Euxinia in Earth History: Causes and Consequences. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 36: 251—288. Bibcode:2008AREPS..36..251M. doi:10.1146/annurev.earth.36.031207.124256.
- ↑ а б Leckie, R.; Bralower, T.; Cashman, R. (2002). Oceanic anoxic events and plankton evolution: Biotic response to tectonic forcing during the mid-Cretaceous (PDF). Paleoceanography. 17 (3): 1—29. Bibcode:2002PalOc..17.1041L. doi:10.1029/2001pa000623.
- ↑ Li, Yong-Xiang; Bralower, Timothy J.; Montañez, Isabel P.; Osleger, David A.; Arthur, Michael A.; Bice, David M.; Herbert, Timothy D.; Erba, Elisabetta; Premoli Silva, Isabella (15 липня 2008). Toward an orbital chronology for the early Aptian Oceanic Anoxic Event (OAE1a, ~ 120 Ma). Earth and Planetary Science Letters. 271 (1–4): 88—100. Bibcode:2008E&PSL.271...88L. doi:10.1016/j.epsl.2008.03.055.
- ↑ Li, Yong-Xiang; Montañez, Isabel P.; Liu, Zhonghui; Ma, Lifeng (2017). Astronomical constraints on global carbon-cycle perturbation during Oceanic Anoxic Event 2 (OAE2). Earth and Planetary Science Letters. 462: 35—46. Bibcode:2017E&PSL.462...35L. doi:10.1016/j.epsl.2017.01.007.
- ↑ Jenkyns, H. C. (1 лютого 1988). The early Toarcian (Jurassic) anoxic event; stratigraphic, sedimentary and geochemical evidence. American Journal of Science (англ.). 288 (2): 101—151. Bibcode:1988AmJS..288..101J. doi:10.2475/ajs.288.2.101. ISSN 0002-9599.
- ↑ Gronstal, A. L. (24 квітня 2008). Gasping for Breath in the Jurassic Era. www.space.com. Imaginova. Архів оригіналу за 29 April 2008. Процитовано 24 квітня 2008.
- ↑ Pearce, C. R.; Cohen, A. S.; Coe, A. L.; Burton, K. W. (March 2008). Molybdenum isotope evidence for global ocean anoxia coupled with perturbations to the carbon cycle during the Early Jurassic. Geology. 36 (3): 231—234. Bibcode:2008Geo....36..231P. doi:10.1130/G24446A.1.
- ↑ Jurikova, Hana; Gutjahr, Marcus; Wallmann, Klaus; Flögel, Sascha; Liebetrau, Volker; Posenato, Renato; Angiolini, Lucia; Garbelli, Claudio; Brand, Uwe (26 жовтня 2020). Permian–Triassic mass extinction pulses driven by major marine carbon cycle perturbations. Nature Geoscience (англ.). 13 (11): 745—750. Bibcode:2020NatGe..13..745J. doi:10.1038/s41561-020-00646-4. ISSN 1752-0908.