Wspólne badania integrujące innowacyjne techniki analityczne z tradycyjną geologią terenową, prowadzone w jednym z wiodących laboratoriów geologicznych na świecie, dostarczyły świeżego spojrzenia na kambryjską eksplozję życia.
Krótko po powstaniu planety, w historii Ziemi trwającej 4,6 miliarda lat dominowało życie jednokomórkowe. Jednakże około 500 milionów lat temu miało miejsce dramatyczne wydarzenie zwane „eksplozją” kambryjską. W tym okresie pojawiła się niezwykła różnorodność form życia, która utrwaliła się w zapisie kopalnym. 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 został przedstawiony jako główny artykuł naukowy w wydaniu GSA Today z listopada 2024 r. zatytułowanym The Cambrian of the Grand Canyon: Refinement of a Classic Stratigraphic Model.
„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, a współprowadzącym 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 oraz Steve Rowland z na Uniwersytecie Nevady w Las Vegas.
Udoskonalanie modelu McKee transgresji morskiej
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 zróżnicowany i pokazuje mieszankę warunków morskich i niemorskich, przerwy lub niezgodności, gdy nie osadzał się żaden osad, oraz znacznie szybsze tempo ewolucji. Jeszcze bardziej niż wcześniej Grupa Tonto Wielkiego Kanionu pozostaje jedną z najważniejszych sekcji typu kambryjskiego na świecie ze względu na całkowitą ekspozycję” – mówi wybitny profesor UNM Karl Karlstrom.
Prace wsparł Wydział Nauk o Ziemi Narodowej Fundacji Naukowej. „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 szybkości sedymentacji morza gatunektakie jak trylobity i inne wczesne zwierzęta, zróżnicowane.
„Nasze nowe tandemowe metody datowania U-Pb udoskonalają dokładny wiek każdej warstwy w sukcesji oraz przejść między biostrefami trylobitów”, powiedział Schmitz, „odkryliśmy, że różne gatunki trylobitów promieniowały, a następnie wymierały w bardzo szybkim tempie, poniżej -milion lat, tempo.
Źródło: Laurie Crossey, Newsroom UNM
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.
Nowe ramy dla studentów i badaczy
„Skały osadowe są trudne do ustalenia daty” – stwierdził Crossey, „ale osadzanie się w nich osadów i skamieniałości musi być młodsze niż wiek najmłodszego ziarna, więc przy wielu datach możemy uwzględnić wieki osadowe”.
Źródło: Laurie Crossey, Newsroom UNM
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 wysokich temperatur, kiedy Ziemia była wolna od lodu” – powiedział Dehler. „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”.
Odniesienie: „Kambr Wielkiego Kanionu: Udoskonalenie klasycznego modelu stratygraficznego” autorstwa Carol Dehler, Fredericka Sundberga, Karla Karlstroma, Laury Crossey, Marka Schmitza, Stephena Rowlanda i Jamesa Hagadorna, 23 października 2024 r., GSA dzisiaj.
DOI: 10.1130/GSATG604A.1
