Περιβαλλοντικές Αλλαγές στο Ύστερο Τριασικό - Μια κρίσιμη περίοδος στην ιστορία της Γης
Η εξέλιξη της θαλάσσιας και της χερσαίας βιόσφαιρας επηρεάστηκε από αρκετές κρίσιμες περιόδους στην ιστορία της Γης, οι οποίες είναι γνωστές ως παγκόσμιες μαζικές εξαφανίσεις. Τα γεγονότα παγκόσμιας μαζικής εξαφάνισης ορίζονται από την απώλεια σημαντικής ποσότητας ταξινομικών κατηγοριών απολιθωμάτων σε παγκόσμια κλίμακα μέσα σε μια σχετικά σύντομη γεωλογική χρονική περίοδο (μερικές χιλιάδες έως εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια) ως αποτέλεσμα ενός έντονα αυξημένου ρυθμού εξαφάνισης.
Μια απώλεια περίπου 80% όλων των ειδών του θαλάσσιου βασιλείου καταγράφεται για το Ύστερο Τριασικό (RAUP &SEPKOSKI 1988, JABLONSKI 1994). Οι περισσότεροι γεωεπιστήμονες προτείνουν ότι αυτή η μείωση της ποικιλότητας αντιπροσωπεύει ένα παγκόσμιο γεγονός μαζικής εξαφάνισης στο τέλος του Τριασικού (ETME) πριν από περίπου 201 εκατομμύρια χρόνια, το οποίο προκλήθηκε από εκτεταμένο ηφαιστειακό και μια τεράστια αύξηση του ατμοσφαιρικού CO2 (π.χ. Ward et al. 2001, Hesselbo et al. 2002, Ruhl et al. 2011, Richoz et al. 2012, Blackburn et al. 2013). Ορισμένοι επιστήμονες, ωστόσο, προτείνουν μια σταδιακή διαδικασία εξαφάνισης κατά τη διάρκεια του Ύστερου Τριασικού θα μπορούσε να ήταν υπεύθυνη (Lucas &Tanner 2008, Zaffani et al. 2018). Οι ανακατασκευές δεδομένων παλαιοβιοποικιλότητας υποδηλώνουν ότι το Ύστερο Τριασικό ήταν μια περίοδος σχετικά υψηλών ρυθμών εξαφάνισης, αλλά ότι η απώλεια ποικιλότητας οφειλόταν κυρίως στο χαμηλό ποσοστό προέλευσης των ειδών (Bambach et al. 2004).
Οι αναλύσεις ισοτόπων άνθρακα (δC) είναι από τα πιο σημαντικά εργαλεία για την ανίχνευση της παγκόσμιας περιβαλλοντικής κρίσης, επειδή οι παγκόσμιες αλλαγές στο δC αντανακλούν τις διαταραχές του παγκόσμιου κύκλου άνθρακα. Το διάστημα του τέλους Τριασικού χαρακτηρίζεται από μια σημαντική και συνολική αρνητική μετατόπιση του δC, η οποία καταγράφεται τόσο σε πετρώματα χύδην όσο και σε οργανική ύλη σε αρκετά τμήματα ορίων Τριασικού/Ιουρασικού σε όλο τον κόσμο (π.χ. Hesselbo et al. 2002, Kürschner et al. 2007 , Ruhl et al. 2009· Korte et al. 2019). Ωστόσο, η καταγραφή των ισοτόπων άνθρακα πριν από αυτό το συμβάν του τέλους της Τριαδικής περιόδου είναι ακόμη ελάχιστα γνωστή επειδή υπάρχουν ελάχιστα συνεχή και υψηλής ανάλυσης αρχεία δC Rhaetian που έχουν δημοσιευτεί μέχρι στιγμής.
Τα τελευταία χρόνια, η ομάδα μας έχει πραγματοποιήσει αρκετές μελέτες ισοτόπων άνθρακα υψηλής ανάλυσης στο Ύστερο Τριασικό των Βόρειων Ασβεστόβιων Άλπεων (NCA), μια μήκους 500 km από ανατολή προς δύση εκτεινόμενη οροσειρά στο βόρειο τμήμα της Αυστρίας. Το NCA είναι χτισμένο από ιζηματογενή πετρώματα Ύστερης Πέρμιας έως πρώιμης Καινοζωικής και είναι μια από τις πιο κατάλληλες περιοχές για τη μελέτη θαλάσσιων ιζημάτων του Ύστερου Τριασικού. Το Rhaetian του NCA περιλαμβάνει ρηχά θαλάσσια κοιτάσματα εκτεταμένης ανθρακικής πλατφόρμας με λεκάνες ενδοπλατφόρμας (Σχηματισμός Kössen), ασβεστόλιθους υφαλοκρηπίδας του ορεινού συμπλέγματος Dachstein και ωκεάνια ιζήματα της βαθύτερης υφαλοκρηπίδας και λεκάνης Hallstatt (Σχηματισμός Zlambach) στο δυτικό άκρο (Tethys). Εικ. 1 α, β). Τα δεδομένα ισοτόπων άνθρακα του Σχηματισμού Kössen έχουν δείξει ότι σημαντικές αρνητικές και θετικές μετατοπίσεις δC συμβαίνουν στη μέση και όψιμη Ραιτική, πριν από την ΕΤΜΕ. Η πιο σημαντική αλλαγή εμφανίζεται στην Ύστερη Ραιτική (Mette et al. 2012, Korte et al. 2017, Rizzi et al. σε ανασκόπηση).
Πρόσφατα, οι βαθύτερες διαδοχές από ράφι σε λεκάνη της δυτικής Τηθύος (Σχηματισμός Zlambach) έχουν επίσης αναλυθεί σε υψηλή ανάλυση σε σχέση με τη στρωματογραφία ισοτόπων, την ιζηματολογία και τη μικροπαλαιοντολογία (έργο Αυστριακής Επιστήμης (FWF) Αρ. 25782, Mette et. al. 2019). Σκοπός της μελέτης ήταν να εντοπίσει σημαντικές περιβαλλοντικές υποβαθμίσεις στον Ραιτικό. Για το σκοπό αυτό, ένα τμήμα του Σχηματισμού Zlambach έχει αναλυθεί για ισότοπα άνθρακα, ανθρακικές μικροφάσες, βενθικά μικροαπολιθώματα και νανοαπολιθώματα (Εικ. 1 c,d, Σχήματα 2, 3, 6, Πίνακας 1).
Οι αναλογίες ισοτόπων άνθρακα των ανθρακικών ιζημάτων μπορούν να μεταβληθούν λόγω της επανααπόθεσης και της διαγένεσης ανθρακικών και επομένως μπορεί να μην αντιπροσωπεύουν τις πρωτογενείς αναλογίες ισοτόπων άνθρακα του θαλασσινού νερού. Επομένως, αφαιρέσαμε προσεκτικά τα πιθανά τροποποιημένα δεδομένα δC από την εγγραφή δC μέσω στατιστικής ανάλυσης (Εικ. 4).
Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά των μελετών ισοτόπων είναι μια εμφανής αρνητική μετατόπιση ισοτόπων άνθρακα στην ύστερη Ραιτική, η οποία είναι πρωταρχικής φύσης (Εικ. 2, 5, 6). Με βάση την ολοκληρωμένη ιζηματολογική, γεωχημική και μικροπαλαιοντολογική ανάλυση, θα μπορούσαμε να δείξουμε ότι αυτή η αρνητική εκδρομή ισοτόπων άνθρακα πιθανότατα συνδέθηκε με την ανάπτυξη του υφάλου Dachstein και της λεκάνης Hallstatt. Αυτή η πρόταση βασίζεται σε αποτελέσματα ανθρακικών μικροπροσωπείων που μελετήθηκαν σε αποθέσεις λεκάνης (Σχηματισμός Zlambach).
Αυτά τα αποτελέσματα παρείχαν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με την ανάπτυξη παρακείμενων ανθρακικών πλατφορμών και υφάλων που εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις αλλαγές της στάθμης της θάλασσας. Κατά τη διάρκεια της υψηλής στάθμης της στάθμης της θάλασσας, οι ανθρακικές πλατφόρμες αναπτύσσονται και προχωρούν στη λεκάνη (φάση παλινδρόμησης) και αυξανόμενες ποσότητες ανθρακικού άλατος απορρίπτονται ως ασβεστοτουρβιδίτες από τα περιθώρια της πλατφόρμας στη λεκάνη. Κατά τη διάρκεια της ταχείας άνοδος της στάθμης της θάλασσας, οι πλατφόρμες ανθρακικού άλατος υποβαθμίζονται (υπερβατική φάση) και η είσοδος ασβεστοτουρβιδίτη στη λεκάνη μειώθηκε.
Τα αποτελέσματα των μικροπροσωπείων και των ισοτόπων μας δείχνουν περαιτέρω ότι το κάτω μέρος του Σχηματισμού Zlambach περιλαμβάνει αρκετούς ασβεστιτουρβιδίτες και εμφανίζονται μόνο μικρές παραλλαγές δC. Η εμφανής αρνητική μετατόπιση δC στο ανώτερο τμήμα του Σχηματισμού Zlambach, ωστόσο, συνοδεύεται από ταχεία μείωση των εναποθέσεων ασβεστουρβιδίτη (Εικ. 5).
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η παύση της εναπόθεσης ασβεστιτουρβιδιτών μπορεί να προκληθεί είτε από ταχεία ανάδρομη αποικοδόμηση του περιθωρίου ανθρακικής πλατφόρμας λόγω ισχυρής ανόδου της στάθμης της θάλασσας είτε από διακοπή της αύξησης του περιθωρίου ανθρακικής πλατφόρμας λόγω έντονων περιβαλλοντικών αλλαγών. Στην ίδια στρωματογραφική θέση, βρήκαμε επίσης μια ταχεία μείωση της αφθονίας και της ποικιλότητας τόσο των βενθικών μικροαπολιθωμάτων (Εικ. 2) όσο και των νανοαπολιθωμάτων (μη δημοσιευμένα δεδομένα). Η στρωματογραφική σύμπτωση σημαντικών γεωχημικών, ιζηματολογικών και οικολογικών αλλαγών υποδηλώνει επομένως ότι η ανάπτυξη της πλατφόρμας ανθρακικού Dachstein σταμάτησε στην Ύστερη Ραιτιαία λόγω της περιβαλλοντικής υποβάθμισης στο δυτικό βασίλειο της Τηθύος.
Εκτός από τις μελέτες ανθρακικών μικροπροσωπείων, η ιζηματολογική μας έρευνα περιελάμβανε επίσης ανάλυση ιχνοστοιχείων. Διάφορα ιχνοστοιχεία (π.χ. Ti, Si, Zr) είναι ενδεικτικά της ποτάμιας εισροής ετερογενών κλαστικών σε θαλάσσιες λεκάνες που ελέγχονται σε μεγάλο βαθμό από τις αλλαγές της στάθμης της θάλασσας και το κλίμα. Αναλύσαμε τις αναλογίες ιχνοστοιχείων (π.χ. Ti/Al, Si/Al, Zr/Al, Ca/Al) και βρήκαμε 16 βραχυπρόθεσμες κυκλικές μεταβολές της εισροής στοιχειωδών στοιχείων από την πλατφόρμα (Εικ. 5).
Αυτές οι κυκλικές μεταβαλλόμενες αναλογίες ιχνοστοιχείων της ποτάμιας παροχής αντικατοπτρίζουν τις γρήγορες αλλαγές της στάθμης της θάλασσας ή/και τις γρήγορες κλιματικές διακυμάνσεις που επηρέασαν την παροχή ιζήματος και τη φόρτωση στην πλαγιά. Οι μέγιστες αναλογίες ιχνοστοιχείων ετερογενούς προέλευσης και εισροής ασβεστουρβιδίτη μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό μακροπρόθεσμων αλλαγών της στάθμης της θάλασσας που εκφράζονται από μεταβατικές/παλινδρομικές ιζηματογενείς αλληλουχίες διαφορετικών τάξεων. Σύμφωνα με τα δεδομένα μας για τα ιχνοστοιχεία, ο Σχηματισμός Zlambach περιλαμβάνει μια τρίτης τάξης παλινδρομική-υπερβατική μονάδα και δύο εναλλασσόμενες παλινδρομικές και υπερβατικές μονάδες τέταρτης τάξης (Εικ. 7). Οι παραλλαγές της εισόδου του ασβεστουρβιδίτη υποδεικνύουν δύο φάσεις προαγωγής και ανάδρομης αποβάθμισης της πλατφόρμας, οι οποίες αντιστοιχούν στις υπερβατικές και παλινδρομικές μονάδες τέταρτης τάξης που προσδιορίζονται από δεδομένα ιχνοστοιχείων.
Τέλος, η γεωεπιστημονική μας ανάλυση των θαλάσσιων ιζημάτων της Ύστερης Τριαδικής περιόδου υποδηλώνει ότι υπήρξε τουλάχιστον μία σημαντική περιβαλλοντική κρίση στον ωκεανό της Τηθύος πριν από το τέλος της Τριασικής. Τα αίτια αυτής της περιβαλλοντικής κρίσης και ο αντίκτυπός της στη θαλάσσια βιοποικιλότητα πρέπει να ανιχνευθούν με περαιτέρω ολοκληρωμένη γεωχημική, ιζηματολογική και παλαιοντολογική έρευνα στα ωκεάνια κοιτάσματα Ραιτιανού της δυτικής Τηθύος.
