Geolodzy piszą na nowo podręczniki, opierając się na nowych odkryciach pochodzących ze skał kambryjskich Wielkiego Kanionu

Wkrótce po powstaniu naszej planety, trwająca 4,6 miliarda lat historia Ziemi była zdominowana przez życie jednokomórkowe. Około 500 milionów lat temu wydarzyło się coś dramatycznego, zwanego „eksplozją” kambryjską, podczas której w zapisie skalnym utrwaliła się niesamowita różnorodność form życia. Skamieniałości te obejmowały główne grupy różnorodnych zwierząt, które przekształciły się w grupy zwierząt żyjące do dziś (w tym ludzi).

Niedawny artykuł badaczy UNM i rozszerzonego zespołu współpracującego to: wyróżniony jako główny artykuł naukowy w GSA dzisiajwydaniu z listopada 2024 r. zatytułowanym „Kambr Wielkiego Kanionu: udoskonalenie klasycznego modelu stratygraficznego”.

„Grupa Tonto w Wielkim Kanionie kryje skarbnicę warstw osadowych i skamieniałości stanowiących kronikę eksplozji kambryjskiej około 500 milionów lat temu, kiedy to pierwsze zwierzęta o twardych skorupach szybko się rozmnożyły, a poziom mórz podniósł się, otaczając kontynenty powstającym życiem morskim” – powiedziała Carol Dehlera, profesora na Uniwersytecie Stanowym w Utah.

Dehler był głównym autorem, którego współprzewodniczącym był adiunkt UNM i paleontolog Fred Sundberg, a współautorami byli wybitni profesorowie UNM Karl Karlstrom i Laurie Crossey, James Hagadorn z Denver Museum of Nature and Science, Mark Schmitz z Boise State University i Steve Rowlanda z Uniwersytetu Nevady w Las Vegas.

Oprócz postępów badawczych w artykule przedstawiono postępy w edukacji w zakresie nauk o Ziemi, które opierają się na klasycznym modelu transgresji morza (postępu mórz przez kontynenty) opracowanym 50 lat temu na tych samych skałach przez Eddy’ego McKee. Model McKee, którego uczy się wielu studentów geologii na całym świecie, zakłada stopniowe pogłębianie się i stopniowe zmiany w środowiskach osadowych.

„Nasz nowy model osadzania się Grupy Tonto jest znacznie bardziej szczegółowy i pokazuje mieszankę warunków morskich i niemorskich, pęknięcia lub niezgodności, gdy nie osadzał się osad, a także znacznie szybsze tempo ewolucji” – powiedział Karlstrom. „Jeszcze bardziej niż wcześniej Grupa Tonto w Wielkim Kanionie pozostaje jedną z najważniejszych sekcji typu kambryjskiego na świecie ze względu na pełną ekspozycję”.

„Nasze odkrycia przypominają, że nauka jest procesem” – powiedział Hagadorn. „Nasza praca w Wielkim Kanionie, jednym z najbardziej znanych i lubianych krajobrazów na świecie, łączy ludzi z tą nauką w bardzo osobisty sposób”.

Co więcej, zaawansowane narzędzia zapewniły nowy wgląd w prędkość sedymentacji skał i dostarczyły wskazówek na temat tego, jak szybko różnicowały się gatunki morskie, takie jak trylobity i inne wczesne zwierzęta.

„Nasze nowe tandemowe metody datowania U-Pb udoskonalają dokładny wiek każdej warstwy w sukcesji oraz przejść między biostrefami trylobitów” – powiedział Schmitz – „odkrywamy, że różne gatunki trylobitów promieniowały, a następnie wymierały w bardzo szybkim tempie poniżej -milion lat, tempo.

Metoda ta polega na rozdrobnieniu próbki skały osadowej i oddzieleniu setek kryształków cyrkonu wielkości piasku, które osadziły się w osadzie. Proporcje U-Pb w ziarnach wyznacza się najpierw metodą wstępną szybkiego datowania, następnie precyzyjnie datuje się najmłodsze ziarna bardziej skomplikowaną (i precyzyjną) metodą laboratoryjną.

„Skały osadowe są trudne do ustalenia daty” – stwierdził Crossey „ale osadzanie się w nich osadów i skamieniałości musi być młodsze niż wiek najmłodszego ziarna, zatem przy wielu datach możemy uwzględnić wieki osadowe”.

Dehler twierdzi, że nowy model zespołu, w porównaniu z modelem McKee, oferuje zarówno studentom, jak i badaczom kluczowe ścieżki umożliwiające głębsze zrozumienie eksplozji kambryjskiej.

„Z warstw Grupy Tonto o grubości 500 metrów dowiadujemy się o podnoszeniu się poziomu morza i skutkach katastrofalnych burz tropikalnych – prawdopodobnie silniejszych niż dzisiejsze niszczycielskie huragany. Miało to miejsce w świecie pozbawionym roślin lądowych i w okresie bardzo wysokie temperatury, gdy Ziemia była wolna od lodu, poziom mórz był tak wysoki, że osady takie jak Grupa Tonto osadzały się na szczytach większości kontynentów w środowiskach, które umożliwiły szybką ekspansję różnorodności zwierząt na Ziemi.