海洋生物圏と陸上生物圏の進化は、地球の歴史の中で、地球規模の大量絶滅として知られるいくつかの重要な時期の影響を受けました。世界的な大量絶滅イベントは、絶滅率が大幅に上昇した結果として、比較的短い地質学的期間 (数千年から数十万年) 内に地球規模でかなりの量の化石分類群が失われることによって定義されます。
三畳紀後期には海洋領域の全種の約 80% が失われたことが記録されている (RAUP &SEPKOSKI 1988, JABLONSKI 1994)。ほとんどの地球科学者は、この多様性の減少は、約 2 億 100 万年前の三畳紀 (ETME) の終わりに起きた、大規模な火山活動と大気中の CO2 の大幅な増加によって引き起こされた地球規模の大量絶滅イベントを表していると示唆しています。 (例:Ward et al. 2001、Hesselbo et al. 2002、Ruhl et al. 2011、Richoz et al. 2012、Blackburn et al. 2013)。しかし、一部の科学者は、代わりに三畳紀後期の段階的な絶滅プロセスが原因であった可能性があると示唆しています (Lucas &Tanner 2008, Zaffani et al. 2018)。古生物多様性データの再構築は、三畳紀後期が比較的高い絶滅率の期間であったことを示唆していますが、多様性の損失は主に種の起源率が低いことが原因であったことが示唆されています (Bambach et al. 2004)。
炭素同位体 (δC) 分析は、地球規模の環境危機を検出するための最も重要なツールの 1 つです。これは、δC の地球規模の変化が地球規模の炭素循環の摂動を反映しているためです。終末三畳紀間隔は、世界中のいくつかの三畳紀/ジュラ紀境界セクションでバルク岩石と有機物の両方で記録されている δC の大幅かつグローバルな負のシフトによって特徴付けられます (たとえば、Hesselbo et al. 2002、Kürschner et al. 2007 、Ruhl et al. 2009; Korte et al. 2019)。しかし、この三畳紀末期の出来事以前の炭素同位体の記録は、これまで公開された継続的で高解像度のレーシアンδC記録がほとんどないため、まだほとんど知られていません.
近年、私たちのチームは、オーストリア北部の東西に伸びる 500 km の長さの山脈である北部石灰質アルプス (NCA) の後期三畳紀で、いくつかの高解像度炭素同位体研究を実施しました。 NCA はペルム紀後期から新生代初期の堆積岩で構成されており、三畳紀後期の海洋堆積物を研究するのに最も適した地域の 1 つです。 NCA のレーティアン層には、プラットフォーム内の盆地 (Kössen 層) を含む広大な炭酸塩プラットフォームの浅い海洋堆積物、ダッハシュタイン山脈複合体の岩礁石灰岩、およびテティス西縁のハルシュタットのより深い大陸棚と盆地 (Zlambach 層) の海洋堆積物が含まれます (図 1 a、b)。ケッセン層の炭素同位体データは、ETME の前に、レーティアン中期および後期に有意な負および正の δC シフトが発生することを示しています。最も顕著な変化はレーティッシュ後期に発生します (Mette et al. 2012, Korte et al. 2017, Rizzi et al. in review)。
最近、テチス西部 (Zlambach 層) のより深い陸棚から盆地への遷移も、同位体層序学、堆積学、および微古生物学に関して高解像度で分析されています (オーストリア科学基金 (FWF) プロジェクト No. 25782、Mette らal. 2019)。この研究は、レーティッシュにおける重大な環境悪化を特定することを目的としていました。この目的のために、Zlambach 層の一部は、炭素同位体、炭酸塩微細相、底生微化石、およびナノ化石について分析されています (図 1 c、d、図 2、3、6、表 1)。
炭酸塩堆積物の炭素同位体比は、炭酸塩の再堆積と続成作用によって変化する可能性があるため、海水の一次炭素同位体比を表していない可能性があります。したがって、統計分析によって、変更された可能性のある δC データを δC レコードから慎重に削除しました (図 4)。
同位体研究の最も重要な特徴の 1 つは、自然の中で初生であるレイシアン後期における顕著な負の炭素同位体シフトです (図 2、5、6)。統合された堆積学、地球化学、微古生物学の分析に基づいて、この炭素同位体の負のエクスカーションは、おそらくダッハシュタイン礁とハルシュタット盆地の開発と関連していることを示すことができました。この提案は、盆地堆積物 (Zlambach Formation) で研究された炭酸塩の微細相の結果に基づいています。
これらの結果は、海面の変化に大きく依存する隣接する炭酸塩プラットフォームとサンゴ礁の開発に関する重要な情報を提供しました。海面高地の間、炭酸塩プラットフォームが成長して盆地に広がり (後退期)、増加する量の砕屑性炭酸塩がカルシタービダイトとしてプラットフォームの縁から盆地に流されます。急速な海面上昇の間、炭酸塩プラットフォームは後退し (横行相)、盆地へのカルシタービダイトの投入量が減少します。
私たちの微細相と同位体の結果は、Zlambach層の下部にいくつかのカルシタービダイトが含まれており、わずかなδC変動のみが発生することをさらに示しています。しかし、Zlambach 層の上部における顕著な δC の負のシフトは、カルシタービダイト堆積物の急速な減少を伴います (図 5)。
上記のように、カルシタービダイトの堆積の停止は、強い海面上昇による炭酸塩プラットフォームのマージンの急速な後退、または顕著な環境変化による炭酸塩プラットフォームのマージンの成長の停止のいずれかによって引き起こされる可能性があります。同じ層序位置で、底生微化石（図2）とナノ化石（未発表データ）の両方の量と多様性が急速に減少していることもわかりました。このように、重要な地球化学的、堆積学的、および生態学的変化の層位学的な一致は、ダッハシュタインの炭酸塩プラットフォームの成長が、テチス領域西部の環境悪化によりレーティッシュ後期に停止したことを示唆しています。
炭酸塩の微細相研究に加えて、私たちの堆積学研究には微量元素分析も含まれていました。さまざまな微量元素 (Ti、Si、Zr など) は、陸生砕屑物が海面変動と気候によって大部分が制御される海盆に流入したことを示しています。微量元素の比率 (Ti/Al、Si/Al、Zr/Al、Ca/Al など) を分析し、プラットフォームからの砕屑物入力の 16 の短期間の周期的変化を発見しました (図 5)。
これらの周期的に変化する河川供給の微量元素比率は、急速な海面変化および/または斜面への堆積物供給と負荷に影響を与えた急速な気候変動を反映しています。陸生起源とカルシタービダイト入力の微量元素比の最大値は、異なる次数の横断/退行堆積シーケンスによって表される長期的な海面変化を特定するのに役立ちます。微量元素データによると、ズラムバッハ層には、3 次の回帰-超越ユニットと、2 つの交互の 4 次の回帰および超越ユニットが含まれています (図 7)。カルシタービダイトの入力の変化は、プラットフォームの進行と逆行の 2 つのフェーズを示しています。これは、微量元素データによって識別される 4 次のトランスグレッシブ ユニットとリグレッシブ ユニットに対応します。
最後に、三畳紀後期の海洋堆積物の地球科学的分析は、三畳紀の終わりのイベントの前に、テチス海で少なくとも1つの重大な環境危機があったことを示唆しています。この環境危機の原因と海洋生物多様性への影響は、テチス西部のレーティッシュ海洋堆積物における地球化学的、堆積学的、古生物学的研究をさらに統合することによって検出する必要があります。
