Dans une étude publiée dans Science Advances , les scientifiques ont utilisé un nouvel isotope du lithium (δ 7 Li) des données montrant que l'exportation d'argile continentale a favorisé l'enfouissement du carbone organique et donc l'oxygénation atmosphérique pendant la période cambrienne.
Les animaux dépendent de l'oxygène pour respirer. Ainsi, l’émergence et la prolifération des premiers animaux de la fin du Néoprotérozoïque au début du Paléozoïque (il y a environ 600 à 500 millions d’années ou mya) ont traditionnellement été attribuées à une augmentation significative des niveaux d’oxygène marin. Cependant, les traceurs géochimiques et les modèles numériques suggèrent que les niveaux d'oxygène atmosphérique et marin à la fin du Néoprotérozoïque et au début du Paléozoïque étaient significativement inférieurs à ceux d'aujourd'hui, avec des états rédox marins très variables.
Au cours de cette période, l’oxygénation marine s’est produite dans des conditions de faible teneur en oxygène atmosphérique, attribuées à une pompe biologique marine améliorée. Cependant, le rôle d'autres facteurs, tels que la pompe à carbone minéral favorisant l'enfouissement de la matière organique par la protection minérale, n'a pas été exploré de manière approfondie à cette époque.
Pour combler cette lacune, le professeur Wei Guangyi de l'Université de Nanjing et le professeur Zhao Mingyu de l'Institut de géologie et de géophysique de l'Académie chinoise des sciences (IGGCAS), en collaboration avec leurs collaborateurs, ont développé δ 7 Li dans les sédiments siliciclastiques marins, tels que les mudstones, pour suivre les proportions d'argiles d'origine continentale préservées dans les sédiments du plateau continental.
Lors de l'altération chimique, le lithium isotopiquement léger est préférentiellement absorbé par les minéraux silicatés secondaires (c'est-à-dire les argiles), ce qui entraîne un δ 7 plus négatif. Valeurs Li dans les produits très patinés. En revanche, les minéraux silicatés primaires et les produits faiblement altérés (par exemple, le feldspath et le mica) présentent un δ 7 plus élevé. Signatures Li similaires à celles de la croûte continentale supérieure moyenne.
De plus, les argiles authigènes marines formées par l'altération marine inverse présentent généralement un δ 7 plus élevé. Valeurs Li dues au lithium dérivé de l'eau de mer. Par conséquent, le δ 7 Les valeurs Li des mudstones marins servent d'indicateurs potentiellement fiables des proportions de différents types de minéraux silicatés préservés dans les anciens sédiments du plateau continental.
Les chercheurs ont collecté environ 600 échantillons de mudstone s'étendant de la fin du Néoprotérozoïque au milieu du Cambrien (~ 660 à 500 millions d'années) et ont analysé leurs compositions isotopiques de lithium ainsi que les ratios de potassium par rapport à l'aluminium (K/Al) pour suivre les changements dans l'altération des silicates continentaux et la composition minérale de l'argile. pendant cet intervalle. Diminutions significatives de δ 7 Les ratios Li et K/Al des mudstones marins après le Cambrien inférieur (~ 525 millions d'années) indiquent une altération accrue des silicates continentaux et une préservation des minéraux argileux dans les sédiments marins.
De plus, le nouveau mudstone δ 7 La base de données Li a été comparée aux teneurs en phosphore (P), en carbone organique total (COT) et en uranium (U) dans les sédiments siliciclastiques marins issues des compilations du projet de géochimie sédimentaire et de paléoenvironnements. Occurrences synchrones de diminution de δ 7 Le Li et l'augmentation du P, du COT et de l'U dans les sédiments marins fournissent des preuves irréfutables de corrélations entre la formation d'argile continentale, les réservoirs de P marins, le flux d'enfouissement du carbone organique et les niveaux d'oxygénation marine.
Les résultats d'un modèle biogéochimique global suggèrent que l'afflux accru d'argile continentale dans les sédiments marins a entraîné une augmentation des niveaux d'oxygène atmosphérique et marin profond, en particulier dans des conditions initiales de faible oxygène atmosphérique.
Plus d'informations : Guang-Yi Wei et al, Contraintes isotopiques du lithium sur l'évolution de l'usine minérale argileuse continentale et de l'oxygénation marine au début de l'ère paléozoïque, Science Advances (2024). DOI :10.1126/sciadv.adk2152
Informations sur le journal : Progrès scientifiques
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
