Karniese reënvoorval

Die Karniese reënvoorval (KRV) was 'n tydperk van groot veranderings in die weer wêreldwyd, ter see en op land. Dit het sowat 234-232 miljoen jaar gelede voorgekom in die laaste deel van die tydsnede/etage Karnium, die eerste onderverdeling van die Laat Trias, en het vermoedelik sowat 1-2 miljoen jaar geduur. Vulkaniese aktiwiteit aan die kus van Noord-Amerika het tot aardverwarming gelei en die reënval op die land laat toeneem, asook karbonaatplatforms in die oseane laat afneem. 

Die voorval stem ooreen met ’n belangrike tydperk in die evolusie en diversifikasie van baie taksons wat vandag nog belangrik is. Die vroegste dinosourusse (wat die voorouers van voëls insluit), lepidosouriërs (die voorsate van moderne akkedisse, slange en moontlik ook mammaliaformes (voorouers van soogdiere) het almal tydens dié voorval gediversifiseer. In die mariene sfeer het dit die eerste verskyning van kokkoliete en dinoflagellate onder die mikroplankton meegebring, met laasgenoemde wat verbind word met die vinnige diversifikasie van steenkorale deur die vestiging van simbiotiese soöxantellas binne hulle. Die voorval het ook die uitwissing van baie ongewerwelde waterspesies meegebring, veral onder ammoniete, mosdiere en seelelies.

Bewyse van die KRV word waargeneem in Karniese stratums wêreldwyd en in sedimente van beide aard- en seeomgewings. Op land het die heersende droë klimaat oor groot dele van die superkontinent Pangea kortliks verander in ’n warmer en vogtiger klimaat, met ’n beduidende toename in reënval en afvloei. In die oseane het karbonaatminerale soos kalksteen minder neerslag getoon, wat modderryke lae as prominente geologiese merkers gelaat het. Karbonaatversteuring kan dui op die uitwissing van baie karbonaatvormende organismes, maar kon ook die gevolg gewees het van ’n styging in die karbonaatkompensasiediepte, wanneer die meeste karbonaatskulpe oplos en min karbonaatdeeltjies op die oseaanbodem oorbly om sedimente te vorm.

Klimaatsveranderings tydens die Karniese reënvalvoorval word weerspieël in chemiese veranderings in Karniese stratums regdeur die voorval. Groot ontwrigtings van die koolstofkringloop en ander natuurlike stelsels toon dat aardverwarming destyds oorheersend was. Hierdie klimaatsverandering is waarskynlik veroorsaak deur die uitbarsting van vulkane toe die Wrangelliaterrein van Alaska met die noordwestelike punt van die Noord-Amerikaanse tektoniese plaat saamgegroei het.

Geskiedenis
Omgewingsversteurings en hoë uitsterwingstempo’s is waargeneem in die sedimente van die Karniese etage lank voordat ’n wêreldwye klimaatversteuring voorgestel is. Schlager en Schöllnberger (1974) het die aandag gevestig op ’n donker silisiklastiese laag (van korrelrige rots van hoofsaaklik silikaatminerale) wat ’n lang tydperk van karbonaatafsetting in die noordelike sandsteen-Alpe skielik onderbreek het. Dié stratigrafiese omkeerpunt is die Reingrabener Wende genoem. Verskeie aardformasies uit die Karniese tyd (naamlik die Schilfsandstein van Duitsland en verskeie lede van die Verenigde Koninkryk se Mercia-moddersteengroep) is intervalle van rivierafsettings wat verryk is met kaolinitiese klei en plantreste, al is dit tussen droër lae neergelê. Die grens tussen die sub-etages Julium en Tuvalium het hoë uitsterwingstempo’s onder baie mariene ongewerveldes ervaar, terwyl ’n uitwissing onder landwerweldiere in die laat Karniese stadium vermoed is.

In 1989 het Michael J. Simms en Alastair H. Ruffell dié uiteenlopende waarnemings in ’n nuwe hipotese saamgevoeg, wat gewys het op ’n tydperk van verhoogde reënval wat saamgeval het met beduidende ekologiese omwentelings in die middel- Karniese tydperk. Die artikel is geïnspireer deur ’n gesprek tussen Simms en Ruffell op 10 November 1987 aan die Universiteit van Birmingham, waarin Ruffell se navorsing oor litologiese veranderings in die Mercia-moddersteengroep verbind is met Simms se navorsing oor Crinoidea-uitsterwing. (Crinoidea is 'n soort see-ongewerwelde.) ’n Sleutelaspek van hulle hipotese was dat die bewyse vir klimaatsverandering geheel onafhanklik was van die bewyse vir biotiese verandering; fossiele is op geen manier gebruik om klimaatsverandering af te lei nie. Hulle voorgestelde klimaatsversteuring is voorlopig beskou as die gevolg van oseaniese en/of vulkaniese onstabiliteit wat verband hou met die vroeë skeuring van Pangea, maar destyds was daar geen direkte bewys hiervan nie.

Simms en Ruffell het in die daaropvolgende jare verskeie verdere artikels gepubliseer,Simms, M.J., Ruffell, A.H. and Johnson, A.L.A. 1994. Biotic and climatic changes in the late Triassic of Europe and adjacent areas. Pp. 352–365 in N.C.Fraser and Hans Dieter-Suess (reds.), In the Shadow of the Dinosaurs: Early Mesozoic Tetrapods, Cambridge University Press. maar hulle hipotese is nie wyd aanvaar nie. ’n Sterk kritiek deur Visscher et al. (1994) het geargumenteer dat droogteaangepaste stuifmeel deur die hele Karniese tydperk in Duitsland volop gebly het, wat aandui dat die Schilfsandstein bloot ’n invallende rivierstelsel weerspieël en nie ’n wydverspreide klimaatsverandering nie. Hulle kritiek het ook die term “Karniese reënvoorval” geskep, wat uiteindelik een van die algemeenste benamings vir die klimaatsversteuring sou word.

Die onduidelikheid rondom Simms en Ruffell se hipotese het teen die laat 2000’s begin verdwyn, aangesien verdere ondersteuning uit studies van Karniese terreine in Italië opgeduik het. Belangstelling in die hipotese is aansienlik versterk deur ’n vergadering en werkwinkel oor die Triasklimaat in 2008 by die Natuurmuseum Suid-Tirol in Bolzano, Italië. Selfs toe die wêreldwye aard van die KRV toenemend aanvaar is, is die uiteindelike oorsaak daarvan teen die 2010’s steeds hewig betwis.

Rekords van koolstof- en osmiumisotope wat in die daaropvolgende jare gepubliseer is, het ’n sterk verband ondersteun tussen die Karniese klimaatsversteurings en die Wrangellia-terrein, maar baie vrae bly onbeantwoord. ’n Geologiese werkwinkel wat op die KRV gefokus het, is in 2018 in Delmenhorst, Duitsland, gehou. Die werkwinkel was daarop gemik om verdere navorsing oor die meganismes, impak en stratigrafie van die KRV aan te moedig, sowel as om die relevansie daarvan vir die begrip van moderne klimaatsverandering te ondersoek. Dit het ook probeer om die naam van die KRV te standaardiseer, en beskrywings soos “gebeurtenis” of “middel-Karnium” te verwerp.

Omgewingsversteuring
Klimaat gedurende die KRV
Die Karniese reënvoorval het merkbaar vogtiger toestande oor die aardbol ingelui wat die andersins droë klimaat van die Laat Trias onderbreek het. Dié vogtigheid het verband gehou met verhoogde reënval gedurende die KRV, soos blyk uit:
 Silisiklaste (sediment met 'n groot hoeveelheid silikaatmateriale) in sedimentêre bekkens, wat ’n hoë vlak van kontinentale verwering en oppervlakafvloei weerspieël;
 Beduidende karstkanale (grotte) in Paleosoïese kalksteenvensters onder die Laat Trias se terrestriële onkonformiteit. Die topografiese konteks van dié grotte stem ooreen met ’n Karniese ouderdom, alhoewel sommige navorsingsgroepe eerder ’n Retiese ouderdom steun op grond van die plaaslike voorkoms van mikrofossiele.
 Die ontwikkeling van histosoliese en podsoliese grondsoorte – wat tipies is van ’n tropiese vogtige klimaat waarin meer water deur neerslag inkom as wat deur verdamping verlore gaan;
 Fossiele stuifmeelsamestellings wat plantegroei weerspieël wat beter aangepas was by ’n vogtige klimaat;
 Die wydverspreide teenwoordigheid van barnsteen.

Dié oorwegend nat klimaat van die KRV is periodiek onderbreek deur droër toestande wat kenmerkend was van die res van die Laat Trias. ’n Klimaatsimulasie dui daarop dat die binneland van Pangea eintlik droër geword het tydens die KRV, selfs terwyl die oostelike rand en hoëbreedtegebiede reëneriger geraak het. Die voorval kon baie vinnig begin het (~15 800 jaar), versterk deur terugvoereffekte in die koolstofkringloop.

Aardverwarming
Aardverwarming was ook prominent tydens die Karniese reënvoorval. Dit word ondersteun deur suurstofisotoop-ontledings wat op Conodonta-apatiet van die KRV uitgevoer is. Dit dui op ’n aardverwarming van minstens 3-4 °C tydens die voorval en/of ’n verandering in die soutgehalte van seewater. Ander monsters ondersteun ’n verwarming van tussen 4 en 8 °C. Dié verwarming hou bykans vir seker verband met uitgebreide vulkaniese aktiwiteit tydens die KRV. 

Die vulkaniese aktiwiteit hou waarskynlik verband met die vorming van die Wrangelliaterrein in dieselfde tyd, wat enorme hoeveelhede vulkaangesteentes gevorm het wat aan die noordwestelike rand van die Noord-Amerikaanse plaat aangeheg is (nou die Wrangellberge, Alaska, en ’n geraamde 6 km dik laag onder die grootste deel van Vancouvereiland).

Groter verwering 
Volgens bewyse van chemiese verwering uit litium-isotope in vulkaniese asse in mere in Noord-China het verwering tydens die KRV toegeneem. Voor die gebeurtenis is litium in lae konsentrasies aangetref, hoofsaaklik afkomstig van as in die lug in ’n koel en droë klimaat. Gedurende die Karniese reënvoorval het rivierinvloei ’n groter invloed op die stelsel gehad, aangesien die warm, nat klimaat die hoeveelheid litium wat uit aslae op land verweer is, verhoog het.
Verwering is ook in prehistoriese kusgebiede van Europa waargeneem, waar dit die afloop van aardsedimente versterk het wat verantwoordelik was vir plaaslike modderryke mariene lae. Hoë verweringstempo’s het voortgeduur selfs nadat die aarde weer ’n droër klimaat betree het, wat daarop dui dat die KRV genoeg sediment in die streek afgeslyt het om grondgesteentes bloot te lê.

 Invloede op karbonaatplatforms 
Die begin van die KRV dui op ’n skerp verandering in die vorme en samestellings van karbonaatplatforms oor die hele Tetisoseaan, wat van Sentraal-Europa tot Oos-Asië gestrek het. Die vroeë Karniese tydperk is gekenmerk deur hoëprofiel-, hoofsaaklik geïsoleerde, klein karbonaatplatforms met steil hange. Gedurende die KRV is hulle vervang deur laeprofielplatforms met skuins hellings. Dié ommeswaai hou verband met ’n groot verandering in die biologiese gemeenskap wat verantwoordelik was vir kalsiumkarbonaat-uitskeiding (met ander woorde, die “karbonaatfabriek”). 

Hoëprofielplatforms het gesteun op ’n hoogs produktiewe gemeenskap van karbonaatuitskeidende mikrobes. Toe mikrobiese karbonate tydens die KRV afneem, is ’n minder produktiewe, dieroorheerste karbonaatgemeenskap agtergelaat om die tekort aan te vul, met skeletkorrels en oöliete (ronde sedimentkorrels) as die hoofkomponente van kalksteen.

In baie streke het reënval en rivieraktiwiteit op land gelei tot ’n verhoogde vloei van sand, silt, modder en klei in die oseaan. Hierdie aardsedimente vorm duidelike, maklik verweerbare lae in gebiede wat andersins deur karbonaat oorheers is.

Karbonaatafsetting is geheel en al afwesig in seldsame diepseesedimente wat in Suid-Italië voorkom. Die karbonaatkompensasiediepte (die minimum diepte waar kalsiumkarbonaat heeltemal oplos) was waarskynlik vlakker tydens die KRV as daarvoor of daarna. In Turkye, wat tydens die Karniese tydperk naby die ewenaar geleë was, is die agteruitgang van karbonaatplatforms vertraag in vergelyking met meer noordelike seë.

In die Suid-China-blok is die ondergang van karbonaatplatforms gekoppel aan die afsetting van sedimente wat tipies is van anoksiese omgewings (swart skalie). Danksy lae suurstofvlakke in diepwater is diereoorskot dikwels goed bewaar in sedimentêre afsettings wat lagerstätte genoem word. Hierdie lagerstätte is ryk aan krinoïede en reptiele soos Ichthyosauria.
Sommige van die fossielryke lae oorvleuel met die KRV, soos die oorgang van die Zhuganpo- na die Xiaowaformasie. 

Uitwerking op lewe

Konodonte, ammoniete, krinoïede, mosdiere en groenwier het tydens die KRV in 'n groot mate uitgesterf. Ander organismes het weer vermeerder en gediversifiseer; hulle sluit in dinosouruse, korale en naaldbome.

Dinosourusse
links|thumb|240px|Herrerasaurus (agter) en Eoraptor was onder die vroegste disosourusse wat bewaar gebly het. Hulle kom uit Argentinië, van net 'n paar miljoen jaar ná die KRV.
Sommige studies vertolk die Karniese reënvoorval as ’n belangrike geobiologiese gebeurtenis wat dit moontlik gemaak het vir dinosourusse om te diversifiseer. Die oudste goed begrensde geologiese eenhede met dinosourusfossiele is die Santa Maria-formasie in Brasilië en die Ischigualasto-formasie van Argentinië. Die vroegste dinosourusdraende lae van laasgenoemde is radiometries gedateer tussen 230,3 en 231,4 miljoen jaar gelede. Dit stem ooreen met vroeë minimum tydsberamings vir die KRV (≈230,9 miljoen jaar gelede). Meer onlangse studies plaas die KRV ’n paar miljoen jaar vroeër, naby die begin van die onderliggende Argentynse Los Rastros-formasie.

Vergelykings van vierpotige voetspore van voor, tydens en ná die KRV dui op ’n ontploffende toename in dinosourusgetalle as gevolg van die vogtige fase van die Karnium. Tog neem dit vinniger toe in die Ladinium en Norium, wat daarop dui dat die KRV nie ’n groot invloed op die opkoms van dinosourusse gehad het nie. 

Ander tetrapodes
The KRV het 'n groot uitwerking op die diversiteit en vorme van die plantvretende tetrapodes gehad. 'n Voorbeeld is die Rhynchosauria, 'n groep reptiele met sterk kakebene vir skeur en fynmaal. Algemene spesies het uitgesterf, terwyl net gespesialiseerde Hyperodapedontinae-spesies oorleef het. Net ná die KRV was die Hyperodapedontinae volop, wat daarop dui dat die nat klimaat hulle bevoordeel het. Hulle sou egter self in die Norium uitsterf. Ander plantvreters soos die Sauropodomorpha het ook ná die KRN gediversifiseer.

Volgens sommige studies het die soogdiere tydens die KRV ontstaan. Dit verwys eintlik eerder na die Mammaliaformes (uiters soogdieragtige sinodonte, wat voor die verskyning van die algemene voorsate van moderne soogdiere gelewe het). Mammaliamorfes is die eerste ten volle endotermiese sinodonte, en hulle herkoms kan na die KRV teruggespeur word. 

Skilpaaie en sommige ander spesies het ook ná die KRV gediversifiseer. Daar is egter 'n mate van onsekerheid oor die invloed van die KRV op die diversifikasie van spesies, want dit was dikwels uitgerekte prosesse deur die Middel- en Laat Trias.

Plante en seelewe
links|thumb|220px|Triassiese barnsteen uit Italië.
Naaldbome, varings en die nou uitgestorwe Bennettitales het almal tydens en ná die KRV gediversifiseer. Die meeste streke toon 'n hoër persentasie plante wat op vogtigheid floreer het as in tydperke voor die Trias. Spore van varings en varswater-alge is dikwels volop in palinologiese monsters. In die Karnium is groot binnelandse mere en veenmoerasse gevorm, en dit het in die vroeë tot middel-Trias geëindig. Dit het gelei tot die sogenaamde "steenkoolgaping" wat deur die Perm-Trias-uitwissing veroorsaak is. Toenemende plantegroei en die verdwyning van steenkool het waarskynlik gehelp om die atmosfeer ná die KRV weer na 'n normaler toestand terug te bring. 

Hoewel spore van barnsteen gevind kan word in rotse van selfs die Karboon, dateer die grootste wydverspreide barnsteendeposito's uit die KRV. Barnsteen sou nie weer in die fossielrekord verskyn voor die laat Jura nie, hoewel dit tot die vroeë Kryt sou duur om konsentrasies gelykstaande aan of hoër as in die Karnium te bereik.

In die oseane het straaldiertjies se diversiteit verhoog, waarskynlik as gevolg van 'n toename in kontinentale verwering in die hitte en humiditeit van die KRV. Die eerste planktonverkalking het net ná die KRV voorgekom en was dalk kalkagtige dinosiste (dus kalkagtige siste van dinoflagellate. 

Moontlike oorsake en invloede
Uitbarsting van Wrangellia-vloedbasalte
Die konsensus onder kenners oor die oorsaak van die Karniese reënvoorval is die Wrangellia-terrein van vulkaniese aktiwiteit in die Pantalassiese Oseaan. Dié vulkaniese gesteentes val tans in Alaska en Brits-Columbië. Die onlangse ontdekking van ’n prominente negatiewe δ13C-verskuiwing in sekere plante dui op ’n massiewe inspuiting van koolstofdioksied in die atmosfeer en oseane van die KRV. Die minimum radiometriese ouderdom van die KRV (≈230,9 miljoen jaar) is soortgelyk aan die ouderdom van die basalte van die Wrangellia-terrein. 

In die geologiese rekord hou sulke omvattende vulkanisme dikwels verband met voorvalle van groot klimaatsveranderinge en uitsterwings, wat veroorsaak kan word deur die besoedeling van ekostelsels deur die enorme vrystelling van vulkaniese gasse soos CO2 en swaeldioksied (SO2).

Die groot vrystelling van CO2 in die atmosfeer en oseane deur Wrangellia kan die verhoogde toevoer van silisiklastiese materiaal in bekkenstelsels verklaar, soos waargeneem gedurende die KRV. Die toename in CO2 in die atmosfeer kon tot aardverwarming en ’n gevolglike versnelde hidrologiese siklus gelei het, wat kontinentale verwering aansienlik sou verhoog het. 

Daarbenewens, indien vinnig genoeg, kon ’n skielike styging in pCO2-vlakke (die druk van koolstofdioksied) tot die versuring van seewater gelei het, met die gevolglike styging van die karbonaatkompensasiediepte en ’n krisis in karbonaatneerslag (byvoorbeeld die ineenstorting van karbonaatplato’s in die westelike Tetisoseaan). 

Kimmeriese orogeen
Volgens ’n alternatiewe hipotese was die Karniese reënvoorval ’n streekgebonde klimaatsafwyking hoofsaaklik sigbaar in die westelike Tetis en verwant aan die tektoniese opligting van ’n nuwe bergreeks (die Kimmeriese orogeen), wat ontstaan het deur die sluiting van ’n noordelike Tetiaanse tak oos van die huidige Europese vasteland.

Die nuwe bergreeks het aan die suidekant van Laurasië gevorm en het, soos die Himalaja en Asië vandag vir die Indiese Oseaan, ’n sterk drukgradiënt tussen die oseaan en die vasteland gehandhaaf, en dus ’n moeson gegenereer. Somermoesonwinde is toe deur die Kimmeriese bergreeks onderskep en het sterk reën veroorsaak wat die oorskakeling na ’n vogtige klimaat in westelike Tetis-sedimente verklaar.

Omgekeerd kon erosie van bergreekse in sentrale Pangea toegelaat het dat meer vog die binneland bereik.

Verwysings

Skakels

Kategorie:Neerslag
Kategorie:Trias