Цветение микробного сообщества в системе экстремальных вулканических озер Эдиакарского региона.

Oct 03, 2023

Том 13 научных докладов, номер статьи: 9080 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Древние водные отложения являются важным архивом для изучения ранней микробной жизни и типов окружающей среды, в которой они процветали. Недавно охарактеризованные микробиалиты Амане Тазгарт в Анти-Атласе, Марокко, представляют собой редкое и хорошо сохранившееся неморское месторождение, образовавшееся в условиях щелочного вулканического озера в эдиакарский период. Мультипрокси-геохимический инструментарий выявляет доказательства, указывающие на пространственно-временную организацию и последовательность экосистем, связанную с изменением химического состава воды в озере. Это отмечено вековым переходом от холодного/сухого климата, гиперсоленого щелочного термофильного и аноксически-кислородного сообщества к стабильному состоянию теплого/влажного климата, полностью насыщенного кислородом пресной и солоноватой водной экосистемы, в которой преобладают оксигенные строматолиты. Экстремальные концентрации растворенного мышьяка позволяют предположить, что этим полиэкстремофилам необходимы надежные механизмы детоксикации, чтобы избежать токсичности мышьяка и дефицита фосфатов. Мы предполагаем, что самоподдерживающиеся и универсальные бескислородные и кислородные микробные экосистемы процветали в водных континентальных условиях в течение эдиакарского периода, когда сложная жизнь развивалась одновременно с повышением содержания кислорода в атмосфере.

Известно, что современные водные микробные экосистемы образуют отдельные пространственно-временные сообщества вдоль геохимических градиентов1,2,3, которые имеют тенденцию осаждать диагностические биогенные минералы, такие как карбонаты, оксиды железа и пирит3,4,5,6,7,8,9,10 ,11,12. Геохимическая характеристика этих микробных сред обитания связывает распределение нормализованных по сланцам редкоземельных элементов (РЗЭ), иттрия (Y) и редокс-чувствительных микроэлементов с преобладающими окислительно-восстановительными условиями окружающей среды, химией и отложением полезных ископаемых11,13. В частности, структура РЗЭ, нормализованная к постархейским австралийским сланцам (PAAS), отмеченным небольшим истощением РЗЭ, отрицательными аномалиями церия (Ce) и слегка положительными аномалиями лантана (La), а также высокими отношениями Y к гольмию (Y/Ho), в совокупности отражают насыщенные кислородом современные состояние морской воды14; и в некоторых случаях неморские водные экосистемы, находящиеся под влиянием повышенной щелочности15. Фактически, четкая связь фракционирования РЗЭ + Y (REY) с концентрацией растворенных карбонат-ионов служит ценным инструментом для реконструкции тенденций щелочности, особенно в ограниченных водных экосистемах15.

С другой стороны, относительное содержание европия (Eu) часто связано с обогащением гидротермальных флюидов, полевым шпатом и диагенезом16,17. В то время как отрицательные аномалии Eu могут отражать первоначальный состав водной среды, из которой образовались известняки16, а аномалии La, гадолиния (Gd) и Y — явления минерального комплексообразования, уникальные для гидросферы18. Следовательно, на основе систематики REY часто выводятся аутентичные, незагрязненные химические свойства морской, устьевой и озерной воды.

Различные геохимические индикаторы палеосолености, использующие соотношения микроэлементов в массивных аргиллитах, являются одними из наиболее популярных. Они основаны на наблюдении, что некоторые нечувствительные к окислительно-восстановительному воздействию элементы имеют относительно более высокие концентрации в морской воде, например, B, Y и Sr, или в пресной воде, например, Ga, Ho и Ba, в пересчете на соленость19,20,21. ,22,23,24. Кросс-графики элементов позволяют оценить ожидаемые исходные уровни солености для каждого прокси: (1) B/Ga > 6 типично для морской фации, 3–6 для солоноватости и < 3 для пресной воды20,23; (2) Sr/Ba > 0,5 характеризует морские отложения, 0,2–0,5 – солоноватость, < 0,2 – пресные воды20; и (3) B/K > 40 мкг/г отличает морские отложения от солоноватых/пресноводных22,25. Кроме того, для оценки палеоструктур используются некоторые геохимические параметры, такие как Ni/Co, Cu/Zn, V/Cr, V/(V + Ni), U, U/Th, аутигенные микроэлементы и Ce/Ce*. -окислительно-восстановительные условия осаждения26,27,28. Однако29 из-за отсутствия живой биомассы и связанных с ней биосигнатур, которые позволяют сравнительную характеристику современных водных микробных сообществ, существует очень мало доказательств, напрямую связывающих модели сукцессии микробных сообществ с долгосрочными экологическими факторами в протерозойской биосфере. Это привело к значительным трудностям в нашей способности однозначно охарактеризовать и связать микробные процессы со сдвигом геохимических градиентов, нарушениями окружающей среды и геодинамикой в глубинных экосистемах, что еще больше ослабило попытки связать биологическую эволюцию с развитием химии ранней поверхности Земли.

28 and typically associated with the carbonates, except for four samples (AT3C, AT7, AT15-b, and AT17) showing values similar to those recorded in the epiclastic microbialites (Supplementary Table 3). ΣREY varies from 7.63 to 44.47 in the carbonates, increasing to > 23.21 and up to 152.71 in the epiclastic deposits (Supplementary Table 4)./p> 250 °C37, where REYN patterns with characteristic positive Eu anomalies are produced38. Therefore, Eu is enriched in Ca-rich and early-magmatic minerals such as plagioclase feldspar39. We produced cross plots of Eu/Eu*, Al, and Y/Ho ratio to discriminate the detrital flux versus hydrothermal origin of the positive Eu anomaly in the studied samples (Supplementary Fig. 4). There is no considerable correlation between Al and Eu/Eu* in our samples (Supplementary Fig. 4a). All the samples plot predominantly in the zone of strong hydrothermal influence with Y/Ho > 25 and Eu/Eu* > 1 (Supplementary Fig. 4b). Together, these observations suggest that the Eu/Eu* anomaly is not overprinted by detrital input and probably derived from hydrothermal fluids. Moreover, the enrichment of light rare earth elements (LREE) over (HREE) in several samples (Supplementary Fig. 5) is consistent with the influence of high temperature hydrothermal fluids characterized by LREE enrichment and positive Eu anomalies40. For comparison, we used a cherty sample from Archean Josefsdal Chert (3.5–3.33 Ga)41, as a reference of microbialites deposited in a restricted shallow marine environment, strongly influenced by hydrothermal activity41,42. The average of carbonate REE + Y patterns displays Josefsdal Chert-like REE + Y trends (Supplementary Fig. 6), supporting the view that hydrothermal fluids were a factor. Although the epiclastic sediments have the same REE + Y pattern, their Eu/Eu* and Ce/Ce* compositions are more attenuated, indicating that hydrothermal fluids have less of an impact on them./p> 6 in marine-type facies20. The B-Ga biplots for the carbonate and epiclastic samples place the carbonates in the saline and brackish fields and the epiclastic samples in the freshwater field (Fig. 7a), consistent with the Y/Ho results. Comparatively, samples of the Triassic Zhangjiatan Formation plot in the freshwater field, in agreement with the findings of Li et al.46 and Wei, et al.20./p> 60 reflect the elimination of labile cations (e.g. Ca2+, Na+, K+) compared to stable residual constituents of Al3+, and Ti4+ during weathering31,32,50. Inversely low CIA values being generally < 60, reflect the virtual absence of chemical weathering and thus may indicate cool and/or arid conditions./p> 3000 times more As than seawater79 and alkaline volcanic lakes80. As a consequence, As detoxification is indispensable for microbial communities to succeed in these modern As-rich settings3,71,78,81. Because of the ancient origin of biological As detoxification76 and the abundance of similar As redox species in modern aquatic environments as was then, it is implied that comparable As detoxification mechanisms would have been required for the Amane Tazgart microbialites./p>

Предыдущий: Ситуация на рынке карбоната лития в 2030 году Следующий: Anson Resources (ASX:ASN) запускает исследование FEED для завода по переработке карбоната лития, штат Юта

Отправить запрос

Отправлять