무산소 사건

Anoxic event
수중사각지대 지도, 2008년 1월.붉은 동그라미는 사각지대의 크기와 장소를 나타내며 검은 점은 알 수 없는 사각지대를 나타냅니다.깊은 물의 산소 농도가 너무 낮아 해양 생물들이 생존할 수 없는 해양사체지대의 크기와 수는 지난 반세기 동안 폭발적으로 증가했습니다.– NASA 지구 관측소[1]
이러한 해양 해류의 세계관은 순환 해류에 대한 초국가적 지역의 상호의존성을 보여준다.

해양성 무독성 사건 또는 무독성 사건(무독성 상태)은 지구의 넓은 바다에서 용존 산소(O2)가 고갈되어 독성, 황산성(무독성 및 황산성) [2]물이 생성된 시기를 묘사한다.비록 수백만 년 동안 무산소 사건이 일어나지 않았지만, 지질학적 기록은 과거에 여러 번 일어났다는 것을 보여준다.무독성 사건은 여러 번의 대멸종과 동시에 일어났고 [3]그 원인이 되었을 수도 있다.이러한 대멸종에는 지구생물학자들이 생물지리학적 [4]연대 측정에서 시간표시로 사용하는 것도 포함된다.한편, 백악기 중엽의 다양한 검은 셰일층이 널리 분포하고 있는데, 이것은 무독성 현상을 나타내지만 [5]대멸종과는 관련이 없다.많은 지질학자들은 해양성 무독성 사건들이 해양 순환의 둔화, 기후 온난화, 그리고 높은 수준의 온실가스와 강하게 연관되어 있다고 믿는다.연구자들은 화산활동(CO 방출)을2 강화한 것을 에크시니아에 대한 "중심 외부 유발 요인"으로 제시했다."[6][7]

영국의 해양학자이자 대기 과학자인 앤드류 왓슨은 홀로세 시대가 과거 무독성 사건에 기여했던 과정들을 연상시키는 많은 과정을 보여주지만, 본격적인 해양 무독증은 [8]"발달하는데 수천 년이 걸릴 것"이라고 설명했다.

배경

해양무독성사건(OAE)의 개념은 1976년 시모어 슐레인저(1927–90)와[9] 지질학자 휴 젠킨스에 의해 처음 제안되었으며 태평양의 심해 시추 프로젝트(DSDP)가 발견한 것에서 비롯되었다.해저 화산 고원(예: 샤츠키 라이즈, 마니히키 고원)에 축적된 백악기 퇴적물에서 검은색의 탄소가 풍부한 셰일즈가 발견되었으며, 대서양과 유럽의 알려진 코어 퇴적물과 동일한 연대를 가지고 있으며, 특히 석회암이 지배하고 있는 아펜나의 지질 기록에서 발견되었다.이탈리아의 Ines[9] 사슬—이러한 광범위하고 유사하게 구별되는 지층이 지질학적 시간의 여러 이산 기간에 걸쳐 세계 바다에서 매우 특이한 산소 결핍 상태를 기록했다는 관찰로 이어졌다.

오늘날에도 이러한 유기물이 풍부한 퇴적물에 대한 퇴적물학적 조사는 일반적으로 해저에 사는 동물군에 의해 방해를 받지 않는 미세한 층의 존재를 밝혀내는데, 이는 낮은 지대의 황화수소 독극물 층인2 [10]HS와 일치하는 것으로 생각되는 해저의 무독성 상태를 나타낸다.게다가, 상세한 유기 지구화학적 연구는 최근 보라색 황박테리아와[10] 녹색 황박테리아에서 파생된 분자(바이오마커라고 불리는)의 존재를 밝혀냈으며, 이는 빛과 유리 황화수소(HS2)를 모두 필요로 하는 유기물로서, 무산소 상태가 광학적 상층수 기둥까지 확장되었다는 것을 보여준다.

지구의 몇몇 장소들은 녹조/박테리아 꽃과 국지적인 "데드존"과 같은 국지적인 규모로 무산화물의 특징을 보여준다.미국 동부 해안의 체서피크 만과 스칸디나비아 해협 카테가트, 흑해(그러나 수천 년 동안 가장 깊은 수위에 무독성이 있었을 수도 있음), 루이지애나 해안의 북부 아드리아 해역에서도 무독성 구역이 존재한다.해파리의 현재 급증은 때때로 무산소 사건의 [11]첫 교반으로 여겨진다.다른 해양사각지대들은 남미, 중국, 일본, 뉴질랜드의 연해에서 나타났다.2008년의 연구는 전 세계 [12]405개의 데드존을 기록했다.

이것은 최근 [when?]이해한 사항으로, 지난 30년 동안 퍼즐이 서서히 맞물려 왔다.알려져 있고 의심되는 소수의 무독성 사건들은 지질학적으로 세계 [citation needed]흑색 셰일 지역에서 대량으로 매장된 석유와 관련이 있다.

엑시니아

다음 항목도 참조하십시오.인 순환

에옥신(무독성, 황산) 조건의 무독성 사건은 화산 분출의 극단적인 사건과 관련이 있다.화산활동은 대기 중 CO의 증가와2 지구 기온 상승에 기여하여, 해양에 영양분을 유입시키는 수문학적 순환을 가속화시켰다(플랑크톤 생산성을 자극한다).이러한 과정은 잠재적으로 물기둥 성층화가 발달할 수 있는 제한된 분지에서 uxinia의 방아쇠 역할을 했다.핵산성 조건의 무독성 상태에서는 해양 인산염은 침전물에 잔류하지 않기 때문에 방출 및 재활용될 수 있으며, 지속적인 [6]높은 생산성을 지원합니다.

메커니즘

외부 이미지
image icon nature.com 마그마 소싱 미량 금속, 해양 비료, 성층화 및 산소 부족 흐름도.

쥐라기와 백악기 전체의 온도는 일반적으로 비교적 따뜻했다고 생각되며, 결과적으로 바다에 용해된 산소 수치는 오늘날보다 낮아서 산소 부족이 생기기 더 쉬웠다.그러나, 단기간(100만년 미만) 해양성 무독성 사건을 설명하기 위해서는 보다 구체적인 조건이 필요하다.두 가지 가설과 그에 대한 변형이 가장 오래 지속되는 것으로 판명되었다.

한 가설은 유기물의 비정상적인 축적이 제한적이고 산소 공급이 부족한 조건하에서 강화된 보존과 관련이 있다는 것을 암시한다. 그것은 그 자체가 해양 유역의 특정한 기하학의 함수였다: 그러한 가설은 젊고 상대적으로 좁은 백악기 대서양에 쉽게 적용 가능하지만.거대한 흑해에 비유될 수 있으며, 세계해와 잘 연결되어 있지 않다.)는 전 세계 태평양 평원과 선반 바다에서 동시대의 흑세일이 발생했다는 것을 설명하지 못한다. black shale)의 발생을 설명하지 못하고 있다.대서양에서는 저위도에서 따뜻하고 짠 물이 과염수가 되어 깊이 500~1,000m(1,640~3,281ft)에서 중간층을 형성하고 온도가 20~25°C(68~77°[13]F)인 해양 순환의 변화가 원인이라고 주장한다.

두 번째 가설은 해양성 무독성 사건이 해양의 번식력에 큰 변화를 기록한다는 것을 암시하며, 이로 인해 구석류나 유공동물과 같은 석회질 플랑크톤을 희생시키면서 유기벽 플랑크톤(세균 포함)이 증가했다는 것을 보여준다.이러한 유기물의 가속 플럭스는 산소 최소 영역을 확장하고 강화하여 퇴적물 기록으로 들어오는 유기 탄소의 양을 더욱 증가시킵니다.기본적으로 이 메커니즘은 바다의 조명층에 사는 식물성 플랑크톤 집단에 대한 질산염, 인산염, 그리고 철분 같은 용해된 영양소의 가용성의 큰 증가를 가정한다.

이러한 증가가 일어나려면 육지에서 유래한 영양소의 빠른 유입과 활발한 융기가 필요했을 것이고, 세계적인 규모의 대규모 기후 변화가 필요했을 것이다.탄산염 퇴적물과 화석의 산소-동위원소 비율과 화석의 마그네슘/칼슘 비율의 지구 화학적 데이터에 따르면, 모든 주요 해양성 무독성 사건은 열 최대치와 관련이 있으며, 이 기간 동안 전지구 풍화 속도와 바다에 대한 영양 플럭스가 증가했을 가능성이 있다.실제로 산소의 용해도 감소는 인산염 방출로 이어져 해양에 영양을 더 공급하고 높은 생산성을 유발하며, 따라서 높은 산소 수요는 양의 [14]피드백을 통해 사건을 지속시킨다.

무독성 현상을 설명하는 또 다른 방법은 지구가 격렬한 화산 활동이 일어나는 동안 엄청난 양의 이산화탄소를 방출한다는 것이다; 온실 효과로 인해 지구 기온이 상승한다; 지구 풍화율과 하천 영양 플럭스 증가; 해양의 유기 생산성이 증가한다; 해양의 유기 탄소 매장 증가 (OAE b)egins); 이산화탄소는 유기물의 매몰과 규산염 암석의 풍화(역 온실 효과)로 인해 감소한다. 지구 온도는 떨어지고 해양 대기 시스템은 평형으로 돌아간다(OAE 종료).

이런 식으로 해양성 무독성 사건은 대기권과 수권에 과다한 이산화탄소를 주입하는 것에 대한 지구의 반응으로 볼 수 있다.이 개념의 한 가지 테스트는 거대 화성주(LIPs)의 나이를 살펴보는 것이다. 화성주(LIPs)의 압출은 아마도 이산화탄소와 같은 대량의 화산 유발 가스를 빠르게 방출했을 것이다.세 개의 LIP(Karoo-Ferar 홍수 현무암, 카리브해의 큰 화성주, 온통 자바 고원)의 나이는 주요 쥐라기(초기 토아키안) 및 백악기(초기 아파티안 및 세노마니아-)의 나이와 밀접한 관련이 있다.투로니아) 해양성 무독성 사건, 인과관계가 타당함을 나타낸다.

발생.

해양성 무독성 사건은 높은 수준의 이산화탄소(CO2)와 평균 표면 온도가 25°C(77°F)를 초과하는 매우 따뜻한 기후 기간 동안 가장 일반적으로 발생했다.현재 주기의 4차 수준은 13°C(55°F)에 불과합니다.이러한 이산화탄소 증가는 일부에서 "해양 트림"[10][15]이라고 부르는 매우 가연성이 높은 천연 가스(메탄)의 엄청난 배출에 대한 반응일 수 있습니다.메탄 하이드레이트의 화합물로 구성된 많은 퇴적물 중 하나인 대륙 고원의 지구 지각에 많은 양의 메탄이 보통 갇혀 있는데, 메탄과 물의 고체 침전물은 얼음과 매우 유사합니다.메탄 하이드레이트는 차가운 온도와 높은 (깊이) 압력을 제외하고는 불안정하기 때문에 과학자들은 지질학적 사건으로 인한 가스 분출 사건이 더 적은 것을 관찰해 왔다.연구에 따르면 천연가스의[10] 엄청난 방출은 기후학적으로 주요한 계기가 될 수 있으며, 메탄 자체가 이산화탄소보다 몇 배 더 강력한 온실가스이다.하지만 히르난트 빙하기에도 아녹시아가 기승을 부렸다.

해양성 무독성 사건은 많은 사례가 [16][17]기록된 이미 따뜻한 백악기와 쥐라기 시대로부터 주로 알려져 왔지만, 이전의 예는 트라이아스기 후기, 페름기, 데본기(켈바서 사건), 오르도비스기, 캄브리아기에 일어났을 것으로 추측되고 있다.

PATM(Paleose-Eose Thermal Maximum)은 전지구적인 온도 상승과 일부 저장해역의 유기물이 풍부한 셰일즈 퇴적을 특징으로 하는 해양성 무독성 사건과 많은 유사성을 보인다.

일반적으로 해양성 무독성 사건은 완전히 회복되기 전까지 백만 년 미만이 지속되었다.

결과들

해양성 무독성 사건은 많은 중요한 결과를 가져왔다.그들은 고생대와 중생대 [14]모두에서 해양 생물의 대량 멸종에 책임이 있다고 믿어진다.초기 토아르시안과 세노마니아-투르니안 거독성 사건은 대부분 해양 생물 형태의 토아르시안과 세노마니아-투르니안 멸종 사건과 관련이 있다.대기 영향과는 별도로, 더 깊이 사는 많은 해양 생물들은 산소가 표면층에만 침투하는 바다에 적응할 수 없었다.

해양성 무독성 사건의 경제적으로 중요한 결과는 많은 중생대 해양의 지배적인 조건이 세계 석유와 천연가스 매장량의 대부분을 생산하는 데 도움을 주었다는 사실이다.해양성 무독성 사건 동안, 유기물의 축적과 보존은 평소보다 훨씬 더 컸고, 지구상의 많은 환경에서 잠재적 석유원 암석의 생성을 가능하게 했다.그 결과, 석유 공급원 암석의 70%는 중생대 암석이고, 나머지 15%는 따뜻한 고생대 암석으로부터 유래했습니다. 더 추운 시기에는 국지적인 규모 이외의 암석 생산에 유리한 조건이 거의 없었습니다.

대기 효과

2005년 리 쿰프, 알렉산더 파블로프, 그리고 마이클 아서가 제안한 모델은 해양성 무독성 사건이 고독성 황화수소가 풍부한 물이 상승하여 대기로 방출되는 것을 특징으로 했을 수 있다는 것을 시사한다.이 현상은 아마도 식물과 동물을 독살하고 대멸종을 일으켰을 것이다.또 황화수소가 대기권 상층까지 올라와 오존층을 공격해 태양의 치명적인 자외선을 차단한다는 주장도 제기됐다.오존층 파괴로 인한 자외선의 증가는 동식물의 파괴를 증폭시켰을 것이다.페름기-트라이아스기 멸종 사건을 기록한 지층의 화석 포자는 자외선과 일치하는 기형을 보여준다.녹색 유황 박테리아의 화석 바이오마커와 결합된 이 증거는 이 과정이 대멸종 사건이나 다른 멸종 사건에도 영향을 미쳤을 수 있다는 것을 보여준다.이러한 대멸종의 발단은 이산화탄소 수치가 [18]약 1000ppm으로 상승함에 따라 야기된 바다의 온난화인 것으로 보인다.

해양 화학 효과

산소 농도 감소는 산화환원 감수성 금속의 해수 농도 증가로 이어질 것으로 예상됩니다.저산소 조건에서 해저 퇴적물에서 철-망간 옥시히드록시드의 환원 용해는 이러한 금속과 관련 미량 금속을 방출할 것이다.이러한 퇴적물의 황산염 감소는 바륨과 같은 다른 금속을 방출할 수 있다.중금속성 무독성 심층수가 대륙붕에 유입되어 산소 농도가 증가했을2 때, 일부 금속의 침전과 지역 바이오타의 중독이 일어났을 것이다.실루리아 중기 프리돌리 사건에서 얕은 물 침전물 및 마이크로플랭크톤에서 Fe, Cu, As, Al, Pb, Ba, Mo 및 Mn 수치가 증가했다. 이는 금속 [19]독성에 의한 것으로 보이는 치티노조안 및 기타 마이크로플랭크톤 유형의 기형률의 현저한 증가와 관련이 있다.실루리아 이레비켄 중기의 [20]퇴적물에서도 비슷한 금속 농축이 보고된 바 있다.

지구 역사상 무산소 사건

백악기

주요 기사:백악기
다음 항목도 참조하십시오.세노마니아-터키 경계 사건

오늘날 연못에서 흑해와 같은 다양한 육지로 둘러싸인 지중해까지[21] 많은 수역에 존재하는 황산염(혹은 에크시닉) 상태는 백악기 대서양에서 특히 널리 퍼져있었지만 또한 세계 바다의 다른 지역에서도 특징지어졌습니다.이러한 초온실 세계의 얼음이 없는 바다에서, 어떤 시대에는 해양의 물이 200미터(660피트)나 더 높았다.문제의 timespans 동안, 대륙 판 잘 분리되고, 산 그들이 알고 있는 것으로 추정된다 오늘(대부분)미래의 지각 events—meaning 전체적인 풍경은 일반적으로lower—고 심지어 반 super-greenhouse 기후가 될 eras의 51%물 erosion[10]를 들고 엄마.ssi산소가 함유된 상층에 있는 미생물과 그 포식자 종의 전체적인 폭발적 개체군을 부채질하는 세계 해양의 영양소의 양.

백악기 검은 폭로하려면 해의 세계의 많은 지역에서부터 온 상세한 층위 학적 연구는(OAEs)특히 바다, 하나의 화학에 그들의 영향력 면에서 과거 초기Aptian(마 총통 ~120)에 상당한 두명의 해양성 무산소성 행사, 가끔 이탈리아 지질학자 Raimondo 백세주 이후 셀로이 이벤트(또는 OAE 1a)[22]라고 지적했다.lli(1916–1983)와 세노마니아에서 또 다른 -이탈리아 지질학자 귀도 보나렐리(1871-1951)의 이름을 따서 보나렐리 사건(또는 OAE [22]2)으로 불리기도 하는 투로니아 경계(~93Ma).OAE1a는 1.0~[23]1.3Myr까지 지속되었습니다.OAE2의 지속 시간은 중국 [24]티벳 남부에서 상당히 확장된 OAE2 간격에 대한 고해상도 연구에 기초하여 약 820 kyr로 추정됩니다.

  • 백악기 OAE가 지역 유형으로 대표될 수 있는 한, 이탈리아 아펜니스의 Gubbio 마을 근처에 있는 다양한 색깔의 점토석 및 분홍색과 흰색의 암석 안에 있는 적층된 검은 셰일즈의 두드러진 돌출부입니다.
  • 세노마니아 산맥의 1미터 두께의 검은 셰일-Gubbio 근처에 돌출된 투로니아의 경계는 1891년에 그것을 처음 기술한 사람의 이름을 따서 '리벨로 보나렐리'라고 불린다.

백악기의 다른 시기(발랑기니안, 하우테리비아, 알비안, 코니아-산톤기)에 대해 더 작은 해양성 무독성 사건이 제안되었지만, 유기물이 풍부한 검은 셰일즈로 대표되는 퇴적 기록은 대서양과 인근 지역에서 주로 표현되며, 일부 연구 및 일부 연구소에서 더 편협한 것으로 보인다.글로벌 변화에 의해 강요되는 것이 아니라 특정 지역 조건과 관련짓는다.

쥐라기

주요 기사 : 쥬라기 ar Toarcian Oceanic Anoxic Event

쥐라기로 기록된 유일한 해양성 무독성 사건은 초기 토아키안 (약 183 Ma)[25][16][17]에 일어났다.심해 시추 프로젝트(DSDP) 또는 ODP(Ocean Diling Program) 코어가 이 시대의 검은 셰일(Toarcian Ocean Crust)을 복구하지 못했기 때문에, 흑색 셰일의 샘플은 주로 육지의 노두에서 채취됩니다.이러한 노획물은 일부 상업 유정의 물질과 함께 모든 주요 대륙에서[25] 발견되며, 이 사건은 백악기의 두 가지 주요 사례와 비슷한 것으로 보인다.

고생대

주요 기사: 고생대

시베리아 트랩에서 CO가 폭주하면서2[26] 촉발된 페름기-트라이아스기 멸종 사건은 해양 탈산소로 특징지어졌다.

오르도비스기와 실루리아기 사이의 경계는 정상적이고 독성이 강한 조건과 함께 반복적인 무산화기로 특징지어진다.또한 실루리아기에는 무독성기가 발견됩니다.이러한 무독성 시기는 지구 기온이 낮을 때(CO 수치가2 높았음에도 불구하고) 빙하가 [27]한창일 때 발생했다.

Jeppsson(1990)은 극지방의 물의 온도가 하류수의 [28]형성 지점을 결정하는 메커니즘을 제안한다.위도가 높은 물이 5°C(41°F) 미만이면 가라앉을 정도로 밀도가 높아집니다. 물이 시원하기 때문에 산소가 물에 잘 녹고 심해는 산소가 됩니다.위도가 높은 물이 5°C(41°F)보다 따뜻할 경우 밀도가 너무 낮아 더 차가운 깊은 물 아래로 가라앉을 수 없다.따라서, 열염 순환은 염분 농도에 의해서만 추진될 수 있으며, 염분 농도는 증발량이 높은 따뜻한 물에서 형성되는 경향이 있습니다.이 따뜻한 물은 더 적은 양의 산소를 녹일 수 있고, 더 적은 양의 산소가 생성되어 심수 [28]산소가 거의 없는 느린 순환을 일으킨다.이 따뜻한 물의 효과는 바다를 통해 전파되고, 바다가 녹을 수 있는 CO의 양을 줄여2, 해양이 지질학적으로 짧은 시간 [29]안에 많은 양의2 CO를 대기로 방출하게 만든다.따뜻한 물은 또한 쇄설액의 방출을 시작하는데, 이는 대기 온도와 분지 산소 [29]부족을 더욱 증가시킨다.비슷한 양의 피드백이 냉극 증례 동안 작동하여 냉각 효과를 증폭시킨다.

냉극이 있는 기간은 "P-에피소드"(Primo의[29] 줄임말)라고 불리며, 깊은 바다, 습한 적도, 높은 풍화율로 특징지어지며, 멸종 사건(예: 이레비켄과 라우 사건)으로 끝난다.심해 침전물이 전형적으로 그랩톨릭 블랙 [28]셰일즈인 따뜻하고 독성이 강한 "S-에피소드"에 대해서는 그 반대가 사실이다.secundo-primo 에피소드와 그에 이은 사건의 전형적인 순환은 보통 [29]3 Ma 전후로 지속된다.

긍정적인 피드백이 압도되어야 하기 때문에 사건의 지속 시간은 시작과 비교해 매우 길다.해양 대기 시스템의 탄소 함량은 풍화 속도의 변화에 영향을 받고, 이는 다시 강우에 의해 지배된다.이는 실루리아 시대의 온도와 반비례하기 때문에 온난(고2 CO) S-에피소드에서는 탄소가 점차 감소하는 반면 P-에피소드에서는 그 반대이다.이러한 점진적인 경향 위에 밀란코비치 사이클의 신호가 오버프린트되어 궁극적으로 P-와 S- 에피소드 [29]사이의 전환이 촉발된다.

이러한 사건들은 데본기 동안 더 길어진다; 육지 식물 생물군은 아마도 이산화탄소 [29]농도의 큰 완충제 역할을 했을 것이다.

오르도비스기 말기 히르난트 사건은 바람에 의한 융기를 통한 갑작스런 영양 공급이나 녹는 빙하로부터 영양소가 풍부한 녹은 물의 유입에 의해 야기된 녹조의 결과일 수 있으며, 이는 신선한 특성으로 인해 해양 [30]순환이 느려질 수도 있다.

고대인과 원생대

지구 역사의 대부분을 통해 바다는 산소가 부족했다고 여겨져 왔다.원시시대에는 황산염이 바다에 [6]거의 없었기 때문에 에우시니아는 거의 없었지만, 원생대에는 황산염이 더 흔해졌다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

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외부 링크