Conjuntos de nanofósiles calcáreos de los
sedimentos de aguas profundas fueron sometidos a alteraciones diagenéticas
intensivas durante los eventos hipertermales a inicios del Paleógeno. Estas
alteraciones pueden haber modificado significativamente el peso isotópico y las
señales de metales traza y preservación nanofósil, y por lo tanto la interpretación
palaeoceanográfico y paleoecológicos.
Los resultados muestran que los géneros nanofósil Discoaster
y Zygrhablithus son particularmente receptivos a cantidades significativas de
crecimiento excesivo de calcita diagenético, lo cual fue confirmado por el Sr
variaciones / Ca dentro discoasters individuales.
Por lo tanto, los índices basados en coccolith que están
basados en el grado de sobrecrecimiento se pueden usar para evaluar el grado de
alteración diagenético, como para mejorar la precisión y la exactitud de la
interpretación de los registros de isótopos estables a base de nanofósiles y
datos de abundancia.
1.
Introducción
Los registros geoquímicos de la masa de carbonato
son ampliamente utilizados para reconstrucciones palaeoceanográficos,
especialmente en los sedimentos de Paleógeno en foraminíferos planctónicos
menudo comprenden menos del 5% del carbonato mayor. Sin embargo, la importancia
científica de los registros a granel en ocasiones se ha cuestionado, como fases
de carbonatos biogénicos y abiogénicas variables pueden afectar
interpretaciones paleoclimáticas.
En nuestro análisis del metal traza combinado
(Sr / Ca) y la composición de isótopos estables de fracciones de tamaño
nanofósil a través de ETM2 en ODP Sitio 1265A, nos muestra que es tan probable
este crecimiento secundario excesivo y
que las variables influyen en los registros geoquímicos de las fracciones
nanofósiles en los sedimentos.
2.
Materiales y métodos
Nos centramos en los sedimentos de ETM2 al
Sitio PAO 1265 y el intervalo de PETM en el Sitio ODP 1263. Los sedimentos
anteriores y posteriores al PETM y ETM2 tienen un alto peso de carbonato % (~
90%), lo que disminuye en el intervalo de disolución a menos del 1% durante el
PETM en el Sitio 1263, y ~ 50% en el intervalo de disolución (u horizonte Elmo)
en el pico de la CIE que marca ETM2.
Las muestras para el recuento de abundancia
nanofósiles se tomaron cada centímetro de 14 cm por debajo (277.59 mcd) a 11 cm
por encima de 277 (27 mcd) el horizonte Elmo en ODP Agujero 1265A y por cada 5
cm fuera de este intervalo.
Los nanofósiles se identificaron a nivel de
género; unos 300-400 especímenes fueron contados por intervalo. Las muestras
para los análisis SEM de la preservación nanofósil al Sitio 1263 fueron
seleccionados en base a contenido de carbonato y tomadas sobre cada 5-10 cm.
Para probar si malezas putativos tenían
diferente composición de oligoelementos a la calcita primaria, se analizaron
muestras Discoaster individuales. Estos se separaron siguiendo el método para
aislar nanofósiles para Sr / Ca análisis descrito por Stoll et al. (2007) y
Stoll y Shimizu (2009), y se miden en una sonda de iones.
3.
Resultados
a.
Sobrecrecimiento en la tasa de nanofosiles
i.
Variaciones en el sobrecrecimiento entre el
intervalo de PETM y ETM
Un grave sobrecrecimiento está presente en los taxones nannolith
Discoaster y Tribrachiatus, y la holococcolith Zygrhablithus tanto durante el
PETM y los intervalos de tiempo ETM2.
El grado de sobrecrecimiento en discoasters y holococcoliths
Zygrhablithus se correlaciona directamente con el contenido de carbonato, con
los especímenes menos maleza encontraron en las muestras de carbonato
empobrecido.
Las Discoasters están menos mal cuidadas y parecen estar mejor conservadas,
es decir, el sobrecrecimiento, dentro del intervalo de PETM en DSDP Sitio 401 (Placa
I). Ambos se encontraron, holococcoliths y las muestras con diferentes etapas
de crecimiento excesivo Zygrhablithus, muy bien conservadas en los sedimentos
de DSDP Sitio 401 (PLACA II).
b.
Perfiles de Sr / Ca de calcita primaria y
secundaria en la costa
En las muestras Discoaster separadas individualmente, las proporciones de
Sr / Ca se podrían medir mediante la ablación gradualmente a través de las
capas de sobrecrecimiento.
En contraste, las proporciones de Sr / Ca medidos en las porciones
exteriores de la Discoaster son más similares a las de los cristales de calcita
abiogénicos coeval.
En su conjunto, los datos geoquímicos sobre Discoaster sugieren
fuertemente que el crecimiento excesivo es un proceso abiogénico secundaria y
no un espesor variable de calcita biogénica. En consecuencia, estos perfiles Sr
/ Ca confirman la interpretación morfológica de que el crecimiento excesivo es
el resultado de un proceso abiogénico secundaria y no una variación en el
espesor principal de calcita biogénica.
c.
Composición nanofósil e isótopos estables de
fracciones de tamaño a través de ETM2 en Sitio 1265
i.
Composición, masa y tamaño de la fracción de nanofósiles
Los conjuntos de nanofósiles en el Sitio 1265 están dominados por
Coccolithus pelagicus, Toweius y Zygrhablithus, que en conjunto representan
alrededor del 70% del conjunto total.
Durante la excursión de isótopos de carbono (CIE), los cambios más
pronunciados en las abundancias relativas son la disminución más gradual de
Zygrhablithus y Toweius hacia ETM2 y aumento gradual encima del ETM2.
La combinación de sus preferencias ecológicas asumidas y el hecho de que
el crecimiento excesivo forma preferentemente en grandes nanofósiles (Berner,
1971) implica que los pequeños nanofósiles en la fracción 5-8 micras tienen una
mejor conservación de las señales geoquímicas primarias que la masa del carbonato
fino.
A pesar de la mayor abundancia de discoasters en esta fracción de tamaño
en el horizonte Elmo, la cantidad total de calcita abiogénica es similar a la
de los sedimentos antes y después del evento, porque las discoasters presentes en el horizonte Elmo son menores. En
consecuencia, esta fracción carbonato es principalmente de origen biogénico.
ii.
La variación en las señales de isótopos estables
en fracciones de tamaño con diferente sobrecrecimiento
El evento ETM2 se reconoce en los foraminíferos planctónicos como una
excursión negativa en δ13C debido a la adición de isótopos luz C hacia el
océano, y una excursión negativa en δ18O debido al calentamiento.
En contraste, las diferentes fracciones de tamaño nanofósiles exhiben
registros isotópicos de oxígeno divergentes para el evento ETM2. La fracción de
tamaño de 5-8 micras muestra una disminución de ~ 0,6 ‰ (~ 2,5 ° C),
aproximadamente 12 cm por debajo de la fuerte disminución en el contenido de
carbonato que define el horizonte Elmo en comparación con la fracción
montañosa.
4.
Resultados
a.
Sobrecrecimiento nanofósil y la preservación
selectiva
En general, el grado de sobrecrecimiento presente en las nannoliths está
estrechamente relacionado con el contenido de carbonato de los sedimentos, con
mejor conservado (no cubierto) los especímenes presentes en los intervalos de
carbonato inferiores, mientras que los especímenes, lleno de vegetación se
encuentran dentro de los sedimentos de carbonato rico a, por ejemplo, los
Walvis Ridge y ODP Site 1209.
Se espera que las tasas de recristalización más altas se produzcan poco
después de la deposición, cuando carbonatos son más reactivos.
Durante los experimentos de disolución artificiales realizados bajo
condiciones de presión y temperatura elevadas, malezas secundarias prominentes
de calcita se observaron principalmente en discoasters y en las superficies
proximales de escudo placoliths más grandes, mientras que los pequeños
placoliths tienden a disolverse.
Este proceso es controlado por el hecho de que los cristales más grandes
tienen una energía libre más baja, lo que resulta en cristales más grandes
crecen a expensas de los cristales más pequeños.
El efecto de la disolución es obvio a partir de la gran abundancia de
fragmentos coccolith, como resultados de la disolución en la fragmentación de
placoliths.
Sin embargo, a diferencia de Zygrhablithus holococcoliths, al tener
dispuestos radialmente segmentos que conforman los placoliths de Toweius no
pueden fundirse en cristales más grandes durante el crecimiento excesivo, lo
que lo protege de posterior disolución. Bajo condiciones de conservación
desfavorable, los patrones de abundancia de estos dos taxones, por lo tanto
podrían reflejar la preservación diferencial de los cocolitos frágiles de ambos
taxones.
b.
Implicaciones de la contribución de carbonato al
sobrecrecimiento de taxones para el análisis de isótopos estables en la Cresta
de Walvis
Los valores de C-isótopos medidos en las diversas fracciones de Sitio
1265 son muy similares, lo que indica que los poros se tamponaron por la disolución
de los carbonatos.
Las diferentes tendencias en los valores δ18O para las fracciones de
tamaño analizados son el resultado probable de las variaciones en la abundancia
relativa de la zona motañosa y holococcoliths Zygrhablithus y fuerte
crecimiento excesivo secundario en estos géneros en combinación con los bloques
de carbonato abiogénicos, que en conjunto producen una contribución variable
del calcita abiogénico a la mayor sedimentos finos.
En particular, las tendencias en la composición isotópica del oxígeno de
la fracción montañosa y sedimentos finos a granel es probable que se sesgado en
sedimentos carbonatados altas durante el inicio de ETM2, mientras que la
composición isotópica en el horizonte Elmo, conforme a la disolución severa, se
asume que refleja más valores isotópicos genuinos como el crecimiento excesivo
en este intervalo fue menos pronunciado.
Esto habría permitido para las mediciones isotópicas de calcita más
prístina en los sitios más profundos, en consecuencia, dando valores δ18O más
ligeros. Tales compensaciones sustanciales no fueron producidas para los
isótopos de carbono en las diferentes fracciones, lo que implica que los
procesos diagenéticos no alteraron profundamente las firmas C-isotópica de los
carbonatos en el Paleógeno Walvis Ridge.
5.
Conclusiones
Documentamos que el crecimiento excesivo
diagenético de sedimentos de aguas profundas a finales del Paleoceno-inicios
del Eoceno se concentra en zonas de montañosas debido a sus grandes elementos
de cristal y holococcoliths Zygrhablithus, y debido a la orientación de microcristalitos.
Debido a que algunos taxones son más
propensas al crecimiento excesivo que otros, los resultados isotópicos de
fracciones de tamaño nanofósil en la que el carbonato se compone de manera
desproporcionada de calcita abiogénica, ya que en algunos casos puede incluir
el carbonato granel, deben ser interpretados con mucha cautela.
Por el contrario, las fracciones de tamaño
dominados por calcita biogénica primaria pueden ser obtenidos y éstos pueden
revelar señales climáticas genuinos que se suman a nuestra comprensión de los
cambios climáticos en el pasado geológico.
Para una comprensión clara de la magnitud y
las condiciones ambientales que acompañan y caracterizan a este tipo de
eventos, es de vital importancia para evaluar el grado en que los procesos
diagenéticos han afectado nanofósiles y qué componentes de sus conjuntos
podrían ser los más adecuados para reconstrucciones climáticas.
6.
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