In uno studio pubblicato su Science Advances , gli scienziati hanno utilizzato il nuovo isotopo del litio (δ ⁷ Li) dati per dimostrare che l'esportazione di argilla continentale ha promosso il seppellimento del carbonio organico e quindi l'ossigenazione atmosferica durante il periodo Cambriano.

Gli animali dipendono dall'ossigeno per la respirazione. Pertanto, l'emergere e la proliferazione dei primi animali dal tardo Neoproterozoico all'inizio dell'era Paleozoica (~ 600-500 milioni di anni fa o milioni di anni fa) è stata tradizionalmente attribuita a un aumento significativo dei livelli di ossigeno marino. Tuttavia, traccianti geochimici e modelli numerici suggeriscono che i livelli di ossigeno sia atmosferico che marino durante il tardo Neoproterozoico-Paleozoico inferiore erano significativamente più bassi di oggi, con stati redox marini altamente variabili.

Durante questo periodo, l'ossigenazione marina è avvenuta in condizioni di basso ossigeno atmosferico, attribuite a una pompa biologica marina potenziata. Tuttavia, il ruolo di altri fattori, come la pompa di carbone minerale che promuove l'interramento della materia organica mediante la protezione minerale, non è stato esplorato a fondo per questa epoca.

Per colmare questa lacuna, il Prof. Wei Guangyi dell'Università di Nanchino e il Prof. Zhao Mingyu dell'Istituto di Geologia e Geofisica dell'Accademia Cinese delle Scienze (IGGCAS), insieme ai loro collaboratori, hanno sviluppato δ ⁷ Li nei sedimenti silicoclastici marini, come le pietre fangose, per tracciare le proporzioni delle argille di derivazione continentale conservate nei sedimenti della piattaforma continentale.

Durante l'erosione chimica, il litio isotopicamente leggero viene assorbito preferenzialmente dai minerali silicati secondari (ad esempio, le argille), risultando in un δ ⁷ più negativo Valori Li in prodotti altamente esposti agli agenti atmosferici. Al contrario, i minerali primari di silicato e i prodotti debolmente alterati (ad esempio, feldspato e mica) mostrano un δ ⁷ più elevato Segni Li simili a quelli della crosta continentale superiore media.

Inoltre, le argille marine autigeniche formate dall'invecchiamento marino inverso presentano generalmente un δ ⁷ più elevato Valori Li dovuti al litio derivato dall'acqua di mare. Pertanto, il δ ⁷ I valori di Li delle rocce argillose marine servono come indicatori potenzialmente affidabili delle proporzioni di diversi tipi di minerali di silicato conservati negli antichi sedimenti della piattaforma continentale.

I ricercatori hanno raccolto circa 600 campioni di pietra argillosa dal tardo Neoproterozoico al Cambriano medio (~ 660-500 milioni di anni fa) e hanno analizzato le loro composizioni di isotopi di litio insieme ai rapporti di potassio rispetto all'alluminio (K/Al) per tenere traccia dei cambiamenti nell'erosione dei silicati continentali e nella composizione dei minerali argillosi. durante questo intervallo. Diminuzioni significative di δ ⁷ I rapporti Li e K/Al delle pietre argillose marine dopo il Cambriano inferiore (~525 milioni di anni fa) indicano un aumento dell'erosione dei silicati continentali e la conservazione dei minerali argillosi nei sedimenti marini.

Inoltre, la nuova pietra fangosa δ ⁷ Il database del litio è stato confrontato con il contenuto di fosforo (P), carbonio organico totale (TOC) e uranio (U) nei sedimenti silicoclastici marini provenienti dalle compilazioni del progetto Sedimentary Geochemistry and Paleoenvironments. Occorrenze sincrone di diminuzione di δ ⁷ Il litio e l'aumento di P, TOC e U nei sedimenti marini forniscono prove convincenti delle correlazioni tra la formazione di argilla continentale, i serbatoi marini di P, il flusso di seppellimento del carbonio organico e i livelli di ossigenazione marina.

I risultati di un modello biogeochimico globale suggeriscono che l'aumento dell'afflusso di argilla continentale nei sedimenti marini ha portato ad un aumento dei livelli di ossigeno atmosferico e marino profondo, in particolare in condizioni iniziali di basso ossigeno atmosferico.

Ulteriori informazioni: Guang-Yi Wei et al, Vincoli isotopici del litio sull'evoluzione della fabbrica di minerali argillosi continentali e sull'ossigenazione marina nella prima era paleozoica, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk2152

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