گفته می شود افزایش شدید میزان اکسیژن در جو 2.4 میلیارد سال پیش به ناپدید شدن تله O 2 در اثر تغییر سنگ های اولترامافیک غنی از آهن مربوط می شود.
[EN VIDÉO] زمین‌شناسی سیستم‌های آتشفشانی – دعوتی برای سفر مصاحبه‌های مربوط به سال 2009 با ژرژ بودون، فیزیکدان در IPGP، و اعضای تیم مطالعه‌کننده عملکرد آتشفشان‌ها، از نسل ماگما تا فوران. حرفه فیلم های IPGP باز کردن درهای آزمایشگاه ها و همراهی با دانشمندان در دنیای علوم زمین است. این فیلم بخشی از مجموعه 14 فیلم کوتاه است که دعوتی برای سفر از کیهان به مرکز زمین است. طراحی و تولید: Medi@terre, IPGP – 2009
اکسیداسیون بزرگ نقطه عطف بزرگی را در ترکیب جو زمین رقم زد. این رویداد که در پایان دوران آرکئن ، حدود 2.4 میلیارد سال پیش رخ داد، با افزایش چشمگیر سطح اکسیژن در جو همراه است. با این حال، تولید اکسیژن مدت ها قبل از این رویداد به لطف موجودات زنده و به ویژه فتوسنتز آغاز شده بود . اما تنها در پایان دوره آرکئن بود که تجمع O 2 به طور ناگهانی پرید و شروع به رسیدن به سطوح قابل توجهی کرد.
برای توضیح این پدیده، دانشمندان پیشنهاد می کنند که دوره قبل از اکسیداسیون بزرگ به جای فرآیندهای تولید اکسیژن، تحت سلطه فرآیندهای مصرف کننده اکسیژن بوده است. از سوی دیگر، پایان آرکئن نشان دهنده دوره ای از کاهش ظرفیت ذخیره سازی این گاز بود . به موازات افزایش منابع بیولوژیکی O 2 ، این امر باعث تجمع قوی آن در جو می شود.
همچنین ممکن است که رویداد اکسیداسیون بزرگ و افزایش ناگهانی سطح O 2 در جو با تغییر عمده در ترکیب پوسته زمین مرتبط باشد. پوسته سیاره ما در واقع پتانسیل قابل توجهی برای مصرف اکسیژن از طریق واکنش های اکسیداسیون آهن دارد که در طی فرآیند دگرسانی شیمیایی سنگ ها رخ می دهد. بنابراین، انتقال از یک پوسته قاره‌ای که عمدتاً از سنگ‌های مافیک غنی از آهن (مانند بازالت ) تشکیل شده است، به یک پوسته قاره‌ای که عمدتاً از سنگ‌های فلسیک فقیر از آهن (مانند گرانیت‌ها ) تشکیل شده است، در طول دوره آرکئن منجر به کاهش توانایی جذب اکسیژن توسط پوسته، تسهیل اکسیژن رسانی جو.
یکی دیگر از واکنش های اکسیداسیون آهن می تواند بدون حضور اکسیژن رخ دهد. این واکنش در تماس با آب (H 2 O ) رخ می دهد و بویژه یک گاز، دی هیدروژن (H 2 ) تولید می کند. این واکنش می تواند در یک محیط قاره ای یا دریایی، در سطح پوسته اقیانوسی رخ دهد . H 2 تولید شده توسط این واکنش تغییر به نوبه خود با اکسیژن آزاد واکنش داده و مولکول های آب را تشکیل می دهد. به طور غیرمستقیم، این واکنش اکسیداسیون سنگ غنی از آهن نیز یک تله O 2 را نشان می دهد، اما این زمان به مقدار H 2 موجود بستگی دارد.
واکنش هوازدگی را با آب به طور خاص مقادیر زیادی از H 2 تولید می کند. این سرپانتینه شدن پریدوتیت های گوشته زمین است . در حال حاضر، این سنگ‌ها فقط در محیط‌های تکتونیکی بسیار خاص در برون‌آمده یافت می‌شوند: در سطح برآمدگی‌های بسیار کند ، حاشیه‌های قاره‌ای فقیر از نظر ماگما ، در مناطق فرورانش و در سطح ساختارهای نقطه‌ای نبش‌شده که «کمپلکس‌های هسته» نامیده می‌شوند و که در محیط های اقیانوسی یا قاره ای یافت می شود. زیرا وجود سنگ های گوشته در سطح پوسته زمین مستلزم شرایط ژئودینامیکی خاصی است.
به طور معمول، هنگامی که این سنگ ها به سطح می آیند، دچار چیزی می شوند که به عنوان ذوب جزئی شناخته می شود. این فرآیند است که ماگما تولید می کند. همانطور که متبلور می شود، سنگ های به اصطلاح "مافیک" – مانند بازالت ها و گابروها – را تشکیل می دهد که حتی اگر از گوشته سرچشمه بگیرند، دیگر ترکیب مشابهی ندارند. نبش قبر یک پریدوتیت بدون ذوب شدن نیاز به اجرای فرآیندهای بسیار کند و سرد، با منشاء تکتونیکی دارد. در حال حاضر، حتی اگر حضور پریدوتیت سرپانتینه شده مهمتر از آن چیزی باشد که چند دهه پیش تصور می شد، تنها سطح نسبتاً کوچکی در مقیاس زمین (0.2٪) را نشان می دهد.
سرپانتینیت © جیمز سنت جان، فلیکر
با این حال، به نظر می رسد که در طول گذشته زمین شناسی سیاره ما متفاوت بوده است. سنگ‌های اولترامافیک، با ترکیبات نزدیک به گوشته زمین، مانند کوماتییت‌ها، در سطح زمین فراوان‌تر بوده‌اند. کوماتییت ها در واقع سنگ های آتشفشانی حاوی الیوین و پیروکسن هستند که سرشار از منیزیم هستند . آنها از نرخ ذوب جزئی بسیار بالایی حاصل می شوند که امروزه دیگر مشاهده نمی شود، در حد 50٪ که به دمای ذوب حدود 1600 درجه سانتیگراد نیاز دارد. در مقایسه، بازالت‌ها که امروزه با همین فرآیند ایجاد می‌شوند، با دمای ذوب بسیار پایین‌تری (1250-1350 درجه سانتی‌گراد) همراه هستند. اینها سنگهایی هستند که در حال حاضر دیگر تولید نمی شوند و مشاهده آنها محدود به سنگهای سن آرکئن است. توقف تشکیل آنها با تکامل شیمی گوشته و سرد شدن آن مرتبط است.
کوماتییت. © KarlaPanchuk، Wikimedia Commons ، CC by-sa 4.0
بنابراین کوماتییت ها می توانستند 10 تا 20 درصد از سطح قاره را در ابتدای آرکئن نشان دهند. این فراوانی سنگهای اولترامافیک در نتیجه تولید H 2 توسط واکنش serpentinization مورد علاقه کرده اند. در دوران آرکئن، سرد شدن تدریجی گوشته و کمیاب شدن این سنگ ها در سطح زمین می توانست به وقوع اکسیداسیون بزرگ کمک کند. با این حال، هیچ چیز در این فرضیه هرگز کمی سازی نشده است. بنابراین مطالعه جدیدی که در Nature Communications منتشر شده است، این پیشنهاد را با تلاش برای تخمین مصرف کلی O 2 منتسب به فرآیند سرپانتینه شدن قبل از اپیزود اکسیداسیون بزرگ بررسی می کند.
نتایج به دست آمده توسط محققان آمریکایی نشان می دهد که serpentinization است که در واقع کلید به تولید بالا از H 2 در این زمان. مصرف O 2 که ذاتاً با تولید H2 مرتبط است، نشان می دهد که فراوانی سنگ های اولترامافیک در دوران آرکئن و دگرسانی آنها به خوبی می تواند دلیل سطح پایین O2 در این دوره زمین شناسی باشد. اپیزود اکسیداسیون بزرگ به دنبال کاهش قابل توجهی در استقرار کماتییت ها در سطوح قاره ای بود که از 7 به 1 درصد بین 3 تا 2.5 میلیارد سال پیش کاهش یافت. در عین حال، تخمین مقدار سنگ های اولترامافیک تشکیل شده روی پوسته اقیانوسی در این زمان بسیار دشوار است، زیرا پوسته اقیانوسی بیش از 200 میلیون سال به دلیل فرآیند فرورانش حفظ نشده است. بنابراین آثار بسیار کمی از ترکیب پوسته اقیانوسی از آن زمان تا به امروز وجود دارد. محققان تخمین می زنند با این حال که، حتی اگر اثر وجود چنین سنگ در پایین از اقیانوس ها می تواند در تولید H 2 و در نتیجه در مصرف O 2 شرکت می کنند، مقدار آنها نمی توانست به غالب کافی بوده است عامل.
نمودارهایی که مصرف O 2 (طی 3.5 میلیارد سال گذشته) از فرآیند هوازدگی سنگ های اولترامافیک را به عنوان تابعی از محتوای MgO آنها نشان می دهد. ما به وضوح می بینیم که این روند در پایان آرکئن متوقف شد و به نفع قسمت اکسیداسیون بزرگ © Leong et al., 2021, Nature Communications
بنابراین، رونق اکسیژن در جو از یک منبع اضافی ناشی نمی شود، بلکه از ناپدید شدن تله ای است که تا آن زمان، O 2 را گرفته تا در سنگ های تغییر یافته ذخیره کند. مجدداً واضح است که فرآیندهای سطحی و به ویژه واکنش‌های هوازدگی شیمیایی سنگ‌ها می‌توانند به طور قابل‌توجهی بر ترکیب اتمسفر تأثیر بگذارند.
تغییرات در ترکیب سنگ‌های قاره‌ها در اواخر آرکئن، در حدود 2.5 میلیارد سال پیش، به ظهور اکسیژن در جو زمین در همین دوره کمک می‌کرد.
مقاله توسط لوران ساکو منتشر شده در 21 سپتامبر 2017
دو محقق علوم زمین، یک کانادایی و یک سوئیسی، ماتیج اسمیت، زمین شناس دانشگاه بریتیش کلمبیا در ونکوور، و پروفسور کلاوس مزگر، از دانشگاه برن، نتایج کار خود را در مورد شرایط همراه در Nature Geoscience منتشر کرده اند. یکی از مهمترین رویدادهای زمین شناسی روی زمین.
این اکسیداسیون بزرگ معروف است که فاجعه اکسیژن نیز نامیده می شود، زیرا حدود 2.5 میلیارد سال پیش مقدار اکسیژن جو به طور ناگهانی حدود 10000 برابر فقط در 200 میلیون سال افزایش یافت.
این رویداد با تشکیل ذخایر بزرگ سنگ آهن در سراسر جهان مانند هامرسلی استرالیا همراه بود. در واقع در این زمان بود که اقیانوس‌ها با اکسیژن تولید شده توسط ارگانیسم‌های فتوسنتزی اشباع شدند و واکنش‌های بارشی عظیم از مواد معدنی حاوی اکسید آهن به تولد BIF معروف به نام Banded Iron منجر شد. سازندهای انگلیسی ، یعنی سازندهای نواری غنی از آهن .
لرزولیت سنگی دانه دانه است که از 40 تا 90 درصد الیوین تشکیل شده است که به آن رنگ سبز می دهد. این بخشی از پریدوتیت ها، یک خانواده بزرگ است که بخش بزرگی از گوشته بالایی زمین را تشکیل می دهد. (به طور خاص، این تصویر یک محفظه پریدوتیتی از نوع اسپینل هرزولیت را در یک بمب بازالتی نشان می دهد.) © ENS Lyon
چندین سال است که دانشمندان بر این باور بودند که این افزایش ناگهانی سطح اکسیژن در جو و این اشباع اکسیژن اقیانوس ها نتیجه تصادف یا حتی فعالیت تنها موجودات تولید کننده اکسیژن نیست. همانطور که Futura در مقاله زیر توضیح داد، این پدیده با تغییراتی در ژئوشیمی ماشین زمین همراه بود، که همراه با سنگ های آتشفشانی و پلوتونیکی که پوسته اقیانوسی و قاره ها را می سازند.
در تلاش برای روشن شدن این تغییرات، اسمیت و مزگر از آرشیوهای زمین شناسی که به دقت توسط همکارانشان در سراسر جهان گردآوری شده بود، استفاده کردند، در این مورد، ترکیبات شیمیایی و کانی شناسی بیش از 48000 سنگ، شیل و سنگ آذرین با قدمت چندین میلیارد سال.
آنها کشف کردند که یک تغییر در این ترکیب گسترش بیش از چند صد میلیون سال است همزمان با اکسایش بزرگ و غنی سازی اکسیژن از جو سیاره آبی.
قبلاً می‌دانستیم که این زمانی است که گدازه‌های خاصی، کوماتییت‌ها ، دیگر توسط آتشفشان‌ها به بیرون پرتاب نمی‌شوند، زیرا وضعیت حرارتی گوشته زمین شروع به تغییر می‌کرد (به دلیل سرد شدن آن)، درست مانند، احتمالاً، رژیم تکتونیک صفحه‌ای . به گفته محققان، ما همچنین متذکر می شویم که در این دوره، سنگ هایی که برای تشکیل پوسته قاره ای در معرض فرسایش قرار می گیرند، از نظر الیوین کمتر غنی می شوند ( سیلیکات های غنی از منیزیم و آهن که هنوز در پریدوتیت های گوشته زمین به وفور یافت می شود). . با این حال، این الیوین ها در تماس با آب منجر به واکنش های شیمیایی می شوند که اکسیژن را مصرف کرده و به دام می اندازند.
بنابراین به این دلیل است که سنگ‌های اقیانوس‌ها و قاره‌ها کمتر از نظر الیوین غنی شده‌اند که سینک مصرفی اکسیژن ناپدید شده و در نهایت مقادیر زیادی از این عنصر آزاد می‌شود. اگر واقعاً چنین باشد، می‌توانیم یک بار دیگر میزان زمین را اندازه‌گیری کنیم که در آن حلقه‌های بازخورد زیادی وجود دارد که فرآیندهای داخلی و خارجی را که بر اقیانوس‌ها، قاره‌ها و جو تأثیر می‌گذارند به هم متصل می‌کند.
مقاله توسط Laurent Sacco منتشر شده در 09/10/2007
زمانی آتشفشان ها منبع آب و جو زمین بودند. این تفسیر از آن زمان مورد تردید قرار گرفت، اما به گفته لی آر. کومپ ، استاد علوم زمین در دانشگاه ایالتی پن، آتشفشان ها همچنان نقش اساسی در ظهور اکسیژن در جو سیاره ما داشتند.
برای درک اهمیت کاری که مارک ای. بارلی، پروفسور زمین شناسی ، دانشگاه استرالیای غربی ، و لی آر. کومپ به تازگی در Nature منتشر کرده اند، باید بخشی از تقسیم زمان زمین شناسی در زمین اولیه را در نظر داشت . به گفته نویسندگان در مورد این موضوع، تغییرات جزئی مختلفی وجود دارد، اما ما گاهشماری زیر را تقریباً با آنچه در نمودار بالا ارائه شده است، در نظر می گیریم.
بین منهای 4.56 میلیارد سال و 3.9 میلیارد سال قبل از زمان ما گسترش Hadean ، از نام خدای عالم اموات: هادس. زمین هنوز تحت بمباران شدید شهاب سنگی است و اقیانوسی از ماگما در عمق چندین کیلومتری، بدون پوسته جامد دائمی واقعی، احتمالا برای مدت طولانی وجود خواهد داشت. در حدود منهای 4.109 میلیارد سال، اولین قاره های پایدار ظاهر می شوند و آب مایع وجود آن را نشان می دهد.
از منهای 3.9 میلیارد سال تا 2.5 میلیارد سال پیش، آرکئن است. اقیانوس‌ها وجود دارند، قاره‌ها رشد خود را آغاز می‌کنند و تکتونیک صفحه‌ای و زندگی در حال حاضر وجود دارد. داده های زمین شناسی در این دوره فراوان تر و راحت تر از هادین در دسترس است، اگرچه هنوز بسیار نادر است.
در نهایت، از منهای 2.5 میلیارد سال تا منهای 600 میلیون سال، این یونی است که پروتروزوییک نامیده می شود که با سیدرین، سیستمی از دوران پالئو-پروتروزوییک آغاز می شود. در این زمان، ما شاهد ظهور مقادیر زیادی BIF، سازندهای آهن باند در زبان انگلیسی، یعنی سازندهای نواری غنی از آهن هستیم.
ارائه BIF. برای به دست آوردن ترجمه فرانسوی نسبتاً دقیق، روی مستطیل سفید در پایین سمت راست کلیک کنید. سپس باید زیرنویس انگلیسی ظاهر شود. سپس روی مهره سمت راست مستطیل، سپس بر روی “Subtitles” و در نهایت بر روی “Translate automatically” کلیک کنید. "فرانسوی" را انتخاب کنید. © StephanieMQU
توضیحی که برای اینها داده شده به شرح زیر است. برای حداقل 3.8 میلیارد سال، زندگی در اقیانوس های بدوی وجود داشته است و این شاهد تولد سیانوباکتری ها ("جلبک" آبی-سبز) بوده است که در منشا تشکیلات زمین شناسی که استروماتولیت نامیده می شوند، اکسیژن تولید می کنند. هنگامی که مقدار اکسیژن آزاد شده توسط فتوسنتز توسط این جلبک ها برای ایجاد رسوب انبوه آهن به شکل یونی در آب کافی می شود، BIF ها تشکیل می شوند. این نزولات جوی همچنین منشأ ذخایر بزرگ آهن است، مانند آنهایی که در استرالیا مورد بهره برداری قرار می گیرند.
با این حال، با بررسی آثار به جا مانده از سیانوباکترها قبل از سیدریان، و بالاتر از همه با محاسبه تولید اکسیژن آنها، به این نتیجه می رسیم که BIF باید 200 میلیون سال قبل ظاهر می شد: اکسیژن از دست رفته کجا رفته است؟
استروماتولیت ها ("فرش سنگ"، در یونانی) این سنگ های کربناته گل کلم هستند. در تصویر اینجا کسانی هستند که از استخر هاملین، استرالیا هستند. سیانوباکتری های فتوسنتزی با تشکیل بیوفیلم روی سطح خود، ماده ژلاتینی ترشح می کنند و دانه های شن را به دام می اندازند و در عین حال باعث رسوب بی کربنات (محلول در آب) به کربنات کلسیم (نامحلول) می شوند. © اد آستین
توضیحاتی که محققان در مقاله نیچر داده اند به شرح زیر است. در آن زمان، تکتونیک صفحه قبلاً وجود داشت، ما مدرکی برای این موضوع داریم ، و حتی باید پویاتر از امروز باشد. آتشفشان های زیرآبی فراوانی در آنجا بسیار فعال است، اما هنوز آتشفشان های زمینی کمی وجود دارد، زیرا جرم قاره ها هنوز آن چیزی نیست که امروز می شناسیم. گدازه‌ای که در زیر سطح اقیانوس‌ها جریان می‌یابد، واکنش‌های شیمیایی تقلیلی ایجاد می‌کند که باعث کاهش مقدار اکسیژن در آب می‌شود. هنگامی که آتشفشان ها هوایی تر شدند، کاهش انتشار گدازه کاهش یافت و میزان اکسیژن موجود در اقیانوس به شدت افزایش یافت.
این دقیقاً همان چیزی است که در ابتدا و در طول منظومه سیدری اتفاق افتاد و هنگامی که آهن حل شده در اقیانوس ها به طور انبوه توسط واکنش های بارش های مختلف با اکسیژن مصرف شد، به طور انبوه در جو ما آزاد شد.
در صورت تایید، این فرضیه بار دیگر ارتباط متقابل باورنکردنی پدیده‌های ژئودینامیکی و نقش آنها در ظهور حیات را نشان می‌دهد. بنابراین، زمین یک سیستم است، به معنایی که سایبرنتیک ارائه می دهد، و شگفتی های بسیاری هنوز در بررسی آن در انتظار ما است.
!
از ثبت نام شما سپاسگزاریم.
خوشحالم که شما را در جمع خوانندگان ما دارم!
کشف قدیمی ترین اثر تکتونیک صفحه ای

source

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.