카르니안 플루비얼 에피소드

Carnian pluvial episode

종종 카르니안 홍수 사건이라고 불리는 카르니안 홍수 에피소드(CPE)는 바다와 육지 모두에서 지구 생물군의 중요한 변화와 동시에 일어난 지구 기후의 주요 변화의 구간이었습니다. 트라이아스기 후기의 세분화된 카르니안 시대 후기에 발생했으며 아마도 100만-200만년(약 2억3400만-2억3200만년 전) 동안 지속되었습니다.[6][7]

CPE는 오늘날 중요한 많은 분류군의 진화와 다양화에 중요한 에피소드에 해당하며, 그 중 일부는 초기 공룡(새의 조상 포함), 레피도사우루스(현대 뱀과 도마뱀의 조상 포함), 포유류의 조상(포유류의 조상)입니다. 해양 영역에서 그것은 코콜리스디노플라겔레이트의 미세플랑크톤 중에서 처음으로 출현했으며,[8][7][9] 후자는 그들 내의 공생 동물인 잔텔라(zoxanthellae)의 확립을 통해 공생 산호의 급속한 다양화와 관련이 있습니다. CPE는 또한 많은 수생 무척추동물 종, 특히 암모노이드, 브리오조아크리노이드 중에서 멸종되었습니다.[6]

CPE에 대한 증거는 전 세계적으로 카르니안 지층과 육상 및 해양 환경의 퇴적물에서 관찰됩니다. 육지에서는 대부분의 초대륙 판게아에 걸쳐 일반적인 건조 기후가 강우량과 유출량이 크게 증가하면서 잠시 더 덥고 습한 기후로 전환되었습니다.[6][10][8][11][12] 바다에서는 탄산염 광물의 퇴적이 감소했습니다. 이는 많은 탄산염 형성 유기체의 멸종을 반영할 수도 있지만, 대부분의 탄산염 껍질이 용해되어 퇴적물을 형성하기 위해 해저에 탄산염 입자를 거의 남기지 않는 탄산염 보상 깊이의 상승 때문일 수도 있습니다.[13][14][15][16]

카르니안 충적층 사건 당시의 기후 변화는 CPE 전역의 카르니안 지층의 화학적 변화에 반영되며, 이는 당시 지구 온난화가 만연했음을 시사합니다. 이러한 기후 변화는 아마도 랭글리아 지형북아메리카 대륙의 북서쪽 끝에 강착되면서 광범위한 홍수 현무암이 분출된 것과 관련이 있을 것입니다.[10]

역사와 명명법

지구 기후 섭동이 제안되기 훨씬 전에 카르니안 단계의 퇴적물에 대해 환경 교란과 높은 멸종률이 관찰되었습니다. Schlager & Schöllnberger(1974)는 노던 석회암 알프스의 오랜 탄산염 퇴적을 갑자기 중단시킨 어두운 규산질 층에 주목했습니다.[17] 그들은 이 성층문자를 "웬데"(전환점)라고 불렀고, 그것은 또한 레인그라벤 사건 또는 라이블 사건이라고도 불렸습니다.[14][18] 몇몇 카르니안 지상층(, 독일의 실프산슈타인영국머시아 머드스톤 그룹의 다양한 구성원)은 건조한 지층 사이에 퇴적되었음에도 불구하고 카올린토 점토와 식물 파편이 풍부한 강 퇴적물의 간격입니다. 1989년 이전에는 뉴브런즈윅의 습도에 적응한 팔리모프, 영국의 카르스트 지형, 이스라엘탄소 동위원소 여행이 모두 카르니안 중기에 보고되었습니다. 줄리안-투발리안 경계는 많은 해양 무척추동물 중에서 높은 멸종률을 보였고 육지 척추동물 중에서 멸종은 카르니안 후기에 발생하는 것으로 제시되었습니다.[6]

1989년 마이클 J. 심스(Michael J. Simms)와 알라스테어 H. 러펠(Alastair H. Ruffell)의 논문은 이러한 서로 다른 관찰을 새로운 가설로 결합하여 카르니안 중기의 상당한 생태 회전과 동시에 강우량이 증가한 에피소드를 지적했습니다.[6] 이 논문은 1987년 11월 10일 버밍엄 대학교에서 심스와 러펠이 나눈 대화에서 영감을 받아 머시아 머드스톤 그룹의 암석학적 변화에 대한 러펠의 연구를 심스의 크리노이드 멸종에 대한 연구와 연결시켰습니다.[19] 그들의 가설의 핵심적인 측면은 기후 변화를 증명하는 데 사용된 증거가 생물학적 변화에 대한 증거와 완전히 독립적이라는 것이었습니다. 화석은 기후 변화를 추론하는 데 어떤 방식으로도 사용되지 않았습니다. 그들이 카르니안 충적층 에피소드라고 명명한 그들의 가설에 따른 기후 교란은 판게아의 초기 균열과 관련된 해양 및/또는 화산 불안정의 결과로 잠정적으로 간주되었지만 당시에는 이에 대한 직접적인 증거가 부족했습니다.[6] 심스와 러펠은 앞으로 몇 년 동안 몇 편의 논문을 더 발표했지만,[20][21] 그들의 가설은 널리 받아들여지지 않았습니다.[19] Visscher et al. (1994)의 강력한 비판은 건조에 적응한 꽃가루가 독일의 카르니안 전역에 풍부하게 남아 있었고, 이는 실프산트슈타인이 광범위한 기후 변화보다는 단순히 침입하는 강 시스템을 나타냄을 시사한다고 주장했습니다.[22] 그들의 비판은 또한 "카르니안 홍수 사건"이라는 용어를 만들어 냈고, 이는 결국 기후 교란에 대한 가장 널리 퍼진 이름 중 하나가 되었습니다.[16][23]

심스와 러펠의 가설의 모호함은 2000년대 후반에 이탈리아의 카르니안 유적지에 대한 연구에서 더 많은 지지가 축적되면서 사라지기 시작했습니다.[16][24][19] 이 가설에 대한 관심은 2008년 이탈리아 볼자노사우스 티롤 자연박물관에서 열린 트라이아스기 기후에 관한 회의와 워크숍으로 크게 높아졌습니다.[23][19] 그러나 CPE의 세계적인 성격이 점점 더 받아들여지고 있음에도 불구하고, CPE의 궁극적인 원인은 2010년대로 접어들면서 여전히 뜨겁게 논의되고 있습니다. 심지어 그 명명법조차 합의되지 않았는데, 다양한 작가들이 중간 카르니안 습식 인터메조,[25][26] 카르니안 습윤 에피소드,[20][27][28] 카르니안 충적상,[29][30] 카르니안 위기 등의 이름을 적용했습니다.[31] 앞으로 몇 년 동안 발표된 탄소와 오스뮴 동위원소 기록은 카르니안 기후 교란과 랭글리아 대규모 화성 지역 사이의 강력한 연관성을 지지했지만, 많은 의문점들은 여전히 답이 나오지 않고 있습니다.[32][10] 2018년 독일 델멘호르스트에 위치한 HWK(Hanse-Wissenschaftskolleg) 고등연구소에서 열린 CPE에 초점을 맞춘 지질 워크숍. 이 워크숍은 CPE의 메커니즘, 영향 및 계층화와 현대 기후 변화를 이해하기 위한 관련성에 대한 추가 연구에 박차를 가하기 위한 것이었습니다. 또한 CPE의 명명법을 표준화하려고 시도했는데, "사건"(일반적으로 100만 년 미만의 지질학적 과정에 적용됨) 또는 "중간 카르니안"(이에 상응하는 지질학적 하위 단계가 없는 모호한 용어)과 같은 설명자를 거부했습니다.[33]

지질학적 증거

카르니안 홍수기의 기후

카르니안의 다습한 에피소드는 트라이아스기 후기의 건조한 기후를 방해하면서 전 세계적으로 현저하게 더 습한 조건을 소개했습니다. 이 습도는 CPE 동안 강우량 증가와 관련이 있으며, 그 증거는 다음을 포함합니다.

  • 높은 수준의 대륙 풍화유출을 반영하는 퇴적 분지규질(고 실리카 함량) 퇴적물
  • 후기 트라이아스기 육상 부조화 아래의 고생대 석회암 인라이어에 있는 중요한 카르스트 도관(동굴). (이 동굴들의 지형적 맥락은 카르니아 시대와 일치하지만 일부 사람들은 미세화석의[35] 국지적 발생을 근거로 라에티아 시대라고 주장합니다.)
  • 증발산을 통해 떠나는 것보다 강수를 통해 들어오는 물이 더 많은 열대성 습한 기후의 전형적인 화석 토양인 역사적이고 가시적팔라에오솔의 개발.
  • 습한 기후에 더 적응한 식생을 반영하는 영양성 측두엽 집합체
  • 호박의 광범위한 [clarification needed]존재

CPE의 이러한 일반적인 습윤 기후는 트라이아스기 후기의 나머지 기간에 전형적으로 나타나는 건조한 기후에 의해 주기적으로 중단되었습니다.[29]

지구 온난화는 카르니안 홍수 사건 때도 널리 퍼졌습니다. 이는 CPE의 콘돈타파타이트에 대해 수행된 산소 동위원소 분석에 의해 입증되며, 이는 안정 동위원소 δ O에서 약 1.5 ‰ 음의 이동을 보여 CPE 동안 3-4°C의 지구 온난화 및/또는 해수 염도 변화를 시사합니다. 이 온난화는 아마도 CPE 전체의 탄소 동위원소 추세에 의해 입증된 당시의 광범위한 화산 활동과 관련이 있을 것입니다.[10] 이 화산 활동은 아마도 비슷한 시기에 랭글리아 화성 지역의 형성과 관련이 있을 것이며, 이로 인해 북아메리카 판(현재 알래스카 랭글리아 산맥)의 북서쪽 끝에 대량 화성암이 생성되었습니다.[10]

CPE 동안 해저 유시니아(산소가 없고 독성 황화물 농도가 높음)에 대한 일부 증거가 있습니다. 중국 남부의 주간포층의 정상 부근에는 망간 이온이 풍부한 석회암이 있습니다. 망간 이온은 농축되어 깊은 독소가 있는 물에 용해되지만 산소가 있는 영역의 바닥에서 탄산염에 침전됩니다. 망간 농도가 증가한다는 것은 산소화 영역이 좁아지고 그에 따라 독소 생성수가 팽창한다는 것을 나타냅니다.[28]

탄산염 플랫폼에 미치는 영향

CPE가 시작될 때 탄산염 플랫폼 기하학의 급격한 변화가 서부 테티스에서 기록됩니다. 주로 고립된, 주로 카르니안 초기의 전형적인 가파른 경사로 둘러싸인 작은 탄산염 플랫폼은 낮은 각도의 경사로(즉, 경사로)를 특징으로 하는 저부력 탄산염 플랫폼으로 대체되었습니다. 이러한 이직은 탄산칼슘 침전을 담당하는 생물학적 공동체(즉, 탄산염 공장)의 주요 변화와 관련이 있습니다. 생산성이 높고 주로 박테리아가 지배하는 생물학적 공동체(M-factory)는 고구호 플랫폼에서 탄산염 생산을 유도하는 작용으로 생산성이 낮은 연체동물이 지배하는 공동체(C-T 공장)로 대체되었습니다.

사우스 차이나 블록에서는 탄산염 플랫폼의 소멸이 무산소 환경(검은 셰일)의 전형적인 퇴적물 퇴적과 결합됩니다. 낮은 산소 수준 덕분에 동물의 유해는 종종 라거슈테텐(Lagerstätten)이라고 불리는 퇴적물에 잘 보존되었습니다. 이 라거슈테텐에는 크리노이드와 어룡과 같은 파충류가 풍부합니다.

지구화학적 흔적

탄소

CPE는 지구화학적 주기, 특히 탄소 주기에 대한 교란으로 특징지어집니다. 에피소드의 기저부에 해당하는 퇴적물은 -2 ~ -4 ‰ δ C의 현저한 여행을 보여주며, 이는 가벼운 탄소 동위원소인 탄소-12가 대기 중으로 방출되었음을 나타냅니다. 이 여행은 이스라엘의 탄산염과 관련하여 처음 언급되었으며,[6] 나중에 돌로마이트의 탄화된 나무 조각에서 더 자세히 보고되었습니다.[10] 유럽과 아시아 전역의 다양한 탄소 기반 퇴적물에서 확인되었습니다.[37][28][38][39] 유럽 노두에 대한 보다 정확한 지층학적 평가는 율리우스 후기와 투발리아 초기에 걸쳐 세 가지 또는 네 가지 주요 펄스로 이 여행을 해결했습니다. 각각의 펄스는 육지와 바다에서 비정상적인 침강의 간격과 동일시될 수 있습니다. 율리안-투발리아 경계에 있는 세 번째 여행은 주요 암모니아 및 코돈트 멸종과 관련이 있습니다.[40]

오스뮴

라디니아-카르니안 경계의 노르웨이 셰일과 일본 셰르트는 해수 오스뮴 동위원소의 비율에 현저한 변화를 보여줍니다. 오스뮴-188에 비해 오스뮴-187의 상대적인 존재비는 투발리아에서 반등하고 안정화되기 전에 대부분의 율리안에서 강하게 감소합니다. 이러한 감소는 랑겔리아 LIP의 초기 단계가 오스뮴-188로 해양을 풍부하게 하기 때문입니다. 오스뮴-188은 맨틀에서 우선적으로 직접 공급되는 반면, 오스뮴-187은 침식된 땅에서 공급되는 방사성 동위원소입니다.[32][41][42]

수성.

알프스에서는 CPE를 표시하는 퇴적물 붕괴 직전에 중간에서 높은 농도의 수은이 탄소 순환 파괴와 함께 발생합니다. 이러한 수은 스파이크는 산소가 잘 공급된 이암에서 발생하며, 이는 산화환원 변동의 결과가 아님을 의미합니다. 유기 탄소에 대한 수은의 비율은 더 강하며 개방된 해양 환경에 해당하는 지역에서 더 일찍 발생합니다. 비록 수은 스파이크가 지상 유출의 어떤 지표와도 상관관계가 없지만, 유출은 CPE를 통해 해양의 높은 수은 농도를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 가장 간결한 설명은 처음에 수은이 화산 활동, 특히 랭겔리아 LIP에서 비롯되었다는 것입니다. 이것은 카르니안 충적층 에피소드의 화산 원인을 더욱 뒷받침합니다.[43] 수은 스파이크는 또한 중국의 해양[44] 및 호수[45] 퇴적물에서 탄소 순환 장애와 함께 발견됩니다. 이 수은 스파이크는 질량에 독립적인 분류의 흔적이 없으며, 이는 동위원소 분포가 화산 기원 및 대기 퇴적물과 가장 일치한다는 것을 의미합니다.[44]

생물학적 회전율

코노돈트, 암모노이드, 크리노이드, 브리오조아녹조류는 CPE 기간 동안 높은 멸종률을 경험했습니다. 공룡, 석회질 나노화석, 산호침엽수와 같은 다른 유기체는 그 간격 동안 방사 및 다양화되었습니다.[6][8][20][21]

가장 오래된 공룡을 품고 있는 화석의 집합체인 아르헨티나이시구알라스토 지층은 방사성 연대 측정법으로 2억 3,030만 년에서 2억 3,140만 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 이 나이는 CPE(≈ 2억 390만 년 전)의 최소 나이와 매우 비슷합니다. CPE 이전, 이후, 다양한 사지동물에 대한 Ichnofossil 비교는 카르니안 습윤 단계로 인한 공룡의 폭발적인 방사를 시사합니다.[46] 그러나 육식동물의 다양성, 다양화 속도, 크기 차이는 카르니아인을 통해 증가하지만, 라디니아인과 노리아인에서는 더 빠르게 증가하여 CPE가 공룡의 성장에 큰 영향을 미치지 않았음을 시사합니다.[47]

가장 오래된 광범위한 호박 침착은 CPE 중에 발생했습니다.[48] 이탈리아 팔레오솔의 카르니안 호박 방울은 절지동물미생물을 보존하는 것으로 알려진 가장 오래된 호박 퇴적물입니다.[49] 호박은 백악기 초기까지 화석 기록에 다시 나타나지 않았지만, 호박과 동등하거나 그 이상의 농도로 호박이 발생하기까지는 시간이 걸릴 것입니다.[50][48]

최초의 플랑크톤 석회화제는 CPE 직후에 발생했으며 석회질 다이노시스, 즉 석회질 다이노플라겔레이트의 석회질 낭종이었을 수 있습니다.

발생 가능한 원인

랭글리아 홍수 현무암의 분화

최근 고등 식물의 n-알케인에서 현저한 C형 δ 음성 이동의 발견은 CPE의 기저부에 있는 대기-해양 시스템에서 거대한 CO 주입을 시사합니다. CPE(≈ 230.9 Ma)의 최소 방사선 측정 연령은 랭글리아화성 지방(LIP)의 현무암과 유사합니다. 지질학적 기록에서 LIP 화산 활동은 종종 주요 기후 변화 및 멸종의 에피소드와 관련이 있으며, 이는 CO2SO2 같은 화산 가스의 대량 방출로 인한 생태계 오염으로 인해 발생할 수 있습니다. 랭겔리아에 의한 대기-해양 시스템에서의 CO의2 대량 방출은 CPE 동안 관찰된 바와 같이 분지로의 규산질 물질의 공급 증가를 설명할 수 있습니다. 대기 중 CO의2 증가는 지구 온난화와 그에 따른 수문학적 순환의 가속을 초래하여 대륙의 풍화를 강력하게 강화할 수 있었습니다. 게다가, 충분히 빠르면, 급격한 pCO2 수준의 상승은 결과적으로 탄산염 보상 깊이(CCD)의 상승과 탄산염 침전의 위기(예: 서부 테티스의 탄산염 플랫폼의 소멸)와 함께 해수의 산성화를 초래할 수 있습니다. 무엇보다 홍수 현무암 사건으로 인한 지구 온난화는 메탄 포석의 방출로 인해 악화되었을 가능성이 높습니다.[51]

Cimmerian 산부인과 때 융기

또 다른 가설에 따르면, 카르니안 충적층 에피소드는 테티 서부에서 주로 볼 수 있는 지역적인 기후 섭동이었으며, 현재 유럽 대륙의 동쪽에 있는 테티안 북부 분지가 폐쇄되어 발생한 새로운 산맥침메리아 오로겐융기와 관련이 있다고 합니다.

새로운 산맥은 로라시아 남쪽에서 형성되고 있었고, 히말라야 산맥과 아시아오늘날 인도양에 대해 하는 것처럼 작용하여 바다와 대륙 사이에 강한 압력 구배를 유지하고 따라서 몬순을 생성했습니다. 따라서 여름 몬순 바람은 Cimmerian 산맥에 의해 차단되었고 강한 비를 생성하여 서부 Tethys 퇴적물에서 인식되는 습한 기후로의 전환을 설명합니다.[31][14]

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