Satellitbild av Deccan -fällorna, en stor vulkanprovins i Indien, som utbröt för omkring 66 miljoner år sedan på södra halvklotet. Den efterföljande snabba rörelsen norrut flyttade Indien Deccan -fällorna genom den ekvatoriala fuktiga zonen, vilket leder till omfattande vittring och atmosfärisk CO2 -förbrukning, kyler jorden. Denna process hände många gånger i det geologiska förflutna när en kontinental stor vulkanprovins flyttade över ekvatorn, hjälper till att reglera jordens klimat. Upphovsman:Planet Labs, via Wikimedia Commons
För cirka 250 miljoner år sedan, ett massivt vulkanutbrott översvämmade dagens Sibirien med lava, skapa de sibiriska fällorna, jätteplatåer gjorda av flera lager av lava. Utbrottet släppte också enorma mängder koldioxid i atmosfären som snabbt förändrade klimatet och utlöste Perm-Trias-massutrotningen som utplånade mer än 90% av marina arter och 70% av landlevande arter. Efter utbrottet, dock, Sibiriska fällorna började dra atmosfärisk koldioxid tillbaka i skorpan genom vittring och erosion. Sibiriska fällorna är den största av flera översvämningar av basalt, kallade Large Igneous Provinces (LIP), som har inträffat under jordens historia och som sannolikt har spelat en roll för att reglera jordens klimat.
I ett nytt papper i Geofysiska forskningsbrev , huvudförfattare Louis Johansson, tillsammans med Deep Carbon Observatory -medlemmar modellerade Sabin Zahirovic och Dietmar Muller vid University of Sydney's School of Geosciences utbrottet av LIP och deras rörelse som ett resultat av platttektonik runt om i världen under de senaste 400 miljoner åren.
Forskarna jämförde tidpunkten för LIP -utbrott och vittring med uppskattningar av koldioxid i atmosfären för att se om utbrott och vittring hade en kontrollerande effekt. Genom sin analys kunde forskarna identifiera specifika tider då LIP:er var avgörande för att skruva upp eller ner på jordens globala termostat.
"Dessa enorma utbrott ger en enorm mängd koldioxid och kan förändra klimatet och utlösa stora utrotningar, sa Zahirovic.
"Men jorden har inbyggda mekanismer för att skrubba ut koldioxiden från atmosfären över geologiska tidsramar."
LIP kan absorbera stora mängder koldioxid eftersom basaltlavorna är fulla av silikatrika bergarter som är särskilt sårbara för vittring. När regn faller genom en koldioxidrik atmosfär, det löser upp gasen och bildar surt regn. Den svaga syran reagerar med silikatmineraler i LIP:erna för att göra långlivade karbonatsediment. Värma, regniga miljöer påskyndar erosionsprocessen, och så uppstår mer erosion när LIP är i regioner nära ekvatorn, som har höga temperaturer och får mest nederbörd.
Forskare har tittat på klimatpåverkan av enskilda LIP, men ingen hade tänkt på det långsiktiga, globala effekter av LIP, när de rörde sig på jorden på skiftande kontinenter.
Forskarna använde GPlates, ett programvara med öppen källkod som rekonstruerar rörelsen av tektoniska plattor genom jordens historia, utvecklad av Müllers EarthByte -grupp vid University of Sydney tillsammans med internationella samarbetspartners. De tog hänsyn till tidpunkten för LIP -utbrott och hur många miljoner år varje LIP spenderade nära ekvatorn för att uppskatta erosion. Sedan jämförde de utsläpp och absorption av koldioxid från LIP med uppskattningar av koldioxid i atmosfären med hjälp av proxydata från en tidigare publicerad sammanställning.
För att uppnå en opartisk jämförelse, forskarna utförde en wavelet -analys, vilket är ett statistiskt test som jämför två uppsättningar mätningar över tid för att se om och när de är korrelerade.
"Denna analys eliminerar armviftning och berättar också när en viss signal leder en annan signal, så det ger oss en indikation, kanske, orsakssamband, sa Zahirovic.
När forskarna jämförde den uppskattade halten av koldioxid i atmosfären med utbrott och erosion av LIP, de kunde identifiera flera associerade hopp och fall i atmosfärisk koldioxid, visar att dessa basaltflöden har spelat en roll för att modulera jordens temperatur i miljontals år.
"Det som förvånade mig var att för 200 miljoner år sedan, när Pangea gick sönder, och Atlanten öppnade sig, Centralatlantiska magmatiska provinsen producerade en enorm mängd lava, sa Zahirovic.
"Du kan se det i koldioxidproxy -posten, det finns en enorm ökning av koldioxid [efter utbrottet], men sedan eftersom den vulkaniska provinsen tillbringar mycket tid i det fuktiga nära ekvatatorbältet, den följs av en snabb minskning av koldioxid. "
Utbrott och vittring av LIP är bara en aspekt av jordens koldioxidcykel, och det finns punkter när inflytandet från LIP sannolikt tog baksätet till andra geologiska processer. Forskarna noterar också att deras modell utelämnade läppar som utbröt under vattnet, eftersom dessa basalter tenderar att återvinnas tillbaka i manteln och därmed är svårare eller omöjligare att rekonstruera.
Nästa, forskarna undersöker andra sätt som platttektonik påverkar den djupa kolcykeln. "Det vi försöker förstå är de långsiktiga variationerna av klimat och koldioxidcykel, över geologiska tidsramar, sa Zahirovic.
För närvarande håller de på att sammanställa en global databas med ofioliter, som är bitar av basaltisk oceanisk skorpa som skjuts upp på kontinenterna under tektoniska kollisioner. Som LIP, ophioliter tar upp koldioxid från atmosfären när de väder, och på samma sätt som LIP har också ett finger på den globala termostaten.
