Published November 24, 2023 | Version v1
Publication Open

New insights into the early Bajocian (Middle Jurassic) carbon cycle perturbation

  • 1. Institut de Recherche pour le Développement
  • 2. French National Centre for Scientific Research
  • 3. Centre for Research and Teaching in Environmental Geoscience
  • 4. National Research Institute for Agriculture, Food and Environment
  • 5. Laboratoire de Géologie de Lyon : Terre, Planètes et Environnement
  • 6. Claude Bernard University Lyon 1
  • 7. Université Savoie Mont Blanc
  • 8. Université Grenoble Alpes
  • 9. Université Gustave Eiffel
  • 10. Institut des Sciences de la Terre
  • 11. Aswan University
  • 12. University of Fribourg
  • 13. University of Lausanne

Description

Mesozoic strata record numerous negative and positive carbon isotope excursions (CIEs). The Middle Jurassic records a negative ~0.5 ‰ CIE at the Aalenian-Bajocian boundary followed by a positive ~1.5 ‰ CIE covering the entire early Bajocian. Although these CIEs are recorded in northern and southwestern Tethys and may reflect perturbations of the global carbon cycle, they remain poorly investigated. In this study, we present new geochemical and sedimentological data from the Chaudon-Norante section in France and Murtinheira section in Portugal to better constrain the origin of the lower Bajocian CIEs. Associated with the previously published carbon isotopic composition of bulk carbonate (δ13Cbulk carbonate) we provide new δ13Corg records, as well as total phosphorus content, phosphorus accumulation rates (AR), and CaCO3 and organic matter data. In contrast with previous interpretations, our results show no evidence of a carbonate production crisis during the early Bajocian. A slight increase in siliciclastic and phosphorus AR would argue for oceanic fertilization but without a parallel increase in organic matter AR. The obtained stratigraphic δ13Cbulk carbonate vs. of the carbon isotopic composition of bulk organic matter (δ13Corg) patterns are distinctive and mimic previous box modeling results simulating an increase in productivity forced by higher phosphorus rates from riverine and weathered-carbon input burial. The subsequent organic carbon burial produced counter-greenhouse conditions, which in turn produced a cooling by CO2 uptake. Our results indicate that the lower Bajocian event shows several similarities with the late Valanginian positive CIE (also known as the Weissert event). An accurate comparison of both events may help for a better understanding of the origin and consequence of such carbon cycle perturbations.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تسجل الطبقات الوسيطة العديد من رحلات نظائر الكربون السلبية والإيجابية (CIEs). يسجل العصر الجوراسي الأوسط معدلًا سلبيًا يبلغ حوالي 0.5 درجة مئوية عند الحدود الآلينية الباجوسية متبوعًا بمعدلًا إيجابيًا يبلغ 1.5 درجة مئوية يغطي الباجوسية المبكرة بأكملها. على الرغم من تسجيل CIEs هذه في Tethys الشمالية والجنوبية الغربية وقد تعكس اضطرابات دورة الكربون العالمية، إلا أنها لا تزال ضعيفة التحقيق. في هذه الدراسة، نقدم بيانات جيوكيميائية ورواسب جديدة من قسم Chaudon - Norante في فرنسا وقسم Murtinheira في البرتغال لتقييد أصل CIEs الباجوسية السفلى بشكل أفضل. بالتزامن مع تركيبة نظائر الكربون المنشورة سابقًا للكربونات السائبة (δ 13 كربونات السائبة)، نقدم سجلات δ 13 Corg جديدة، بالإضافة إلى إجمالي محتوى الفوسفور ومعدلات تراكم الفوسفور (AR) و CaCO 3 وبيانات المواد العضوية. على النقيض من التفسيرات السابقة، لا تظهر نتائجنا أي دليل على أزمة إنتاج الكربونات خلال فترة باجوسيان المبكرة. إن الزيادة الطفيفة في مادة السيليسيكلاستيك والفوسفور AR من شأنها أن تجادل من أجل تخصيب المحيطات ولكن دون زيادة موازية في المادة العضوية AR. إن كربونات السوائب الطبقية δ 13 التي تم الحصول عليها مقابل التركيب النظيري للكربون لأنماط المواد العضوية السائبة (δ 13Corg) هي نتائج مميزة وتحاكي نتائج نمذجة الصندوق السابقة التي تحاكي زيادة في الإنتاجية تفرضها معدلات الفوسفور الأعلى من دفن مدخلات الكربون النهري والمجوي. أنتج الدفن اللاحق للكربون العضوي ظروفًا مضادة للاحتباس الحراري، والتي بدورها أنتجت تبريدًا عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون. تشير نتائجنا إلى أن حدث Bajocian السفلي يظهر العديد من أوجه التشابه مع CIE الإيجابي في Valanginian المتأخر (المعروف أيضًا باسم حدث Weissert). قد تساعد المقارنة الدقيقة لكلا الحدثين على فهم أفضل لمنشأ ونتائج اضطرابات دورة الكربون هذه.

Translated Description (French)

Les strates mésozoïques enregistrent de nombreuses excursions isotopiques du carbone (Cie) négatives et positives. Le Jurassique moyen enregistre une Cie négative ~ 0,5 ‰ à la frontière entre l'Aalénien et le Bajocien, suivie d'une Cie positive ~ 1,5 ‰ couvrant l'ensemble du début du Bajocien. Bien que ces Cie soient enregistrées dans le nord et le sud-ouest de Téthys et puissent refléter des perturbations du cycle mondial du carbone, elles restent peu étudiées. Dans cette étude, nous présentons de nouvelles données géochimiques et sédimentologiques du tronçon Chaudon-Norante en France et du tronçon Murtinheira au Portugal pour mieux contraindre l'origine des Cie du Bajocien inférieur. Associés à la composition isotopique du carbone du carbonate en vrac (δ13Cbulk carbonate) précédemment publiée, nous fournissons de nouveaux enregistrements de δ13Corg, ainsi que la teneur totale en phosphore, les taux d'accumulation de phosphore (RA) et les données sur le CaCO3 et la matière organique. Contrairement aux interprétations précédentes, nos résultats ne montrent aucune preuve d'une crise de production de carbonate au début du Bajocien. Une légère augmentation de la RA siliciclastique et phosphorée plaiderait en faveur d'une fertilisation océanique mais sans augmentation parallèle de la RA de la matière organique. Le δ13Ccarbonate en vrac stratigraphique obtenu par rapport à la composition isotopique en carbone des motifs de matière organique en vrac (δ13Corg) est distinctif et imite les résultats de la modélisation en boîte précédente simulant une augmentation de la productivité forcée par des taux de phosphore plus élevés provenant de l'enfouissement des intrants de carbone fluvial et altéré. L'enfouissement ultérieur de carbone organique a produit des conditions de contre-serre, qui à leur tour ont produit un refroidissement par absorption de CO2. Nos résultats indiquent que l'événement bajocien inférieur présente plusieurs similitudes avec le Cie positif valanginien tardif (également connu sous le nom d'événement de Weissert). Une comparaison précise des deux événements peut aider à mieux comprendre l'origine et les conséquences de ces perturbations du cycle du carbone.

Translated Description (Spanish)

Los estratos mesozoicos registran numerosas excursiones de isótopos de carbono (CIE) negativas y positivas. El Jurásico Medio registra un CIE negativo de ~0.5 ‰ en el límite Aaleniano-Bajocian seguido de un CIE positivo de ~1.5 ‰ que cubre todo el Bajocian temprano. Aunque estos CIE se registran en el norte y suroeste de Tetis y pueden reflejar perturbaciones del ciclo global del carbono, siguen siendo poco investigados. En este estudio, presentamos nuevos datos geoquímicos y sedimentológicos de la sección Chaudon-Norante en Francia y la sección Murtinheira en Portugal para restringir mejor el origen de los CIE del Bajo Bajocian. Asociado con la composición isotópica de carbono publicada anteriormente del carbonato a granel (carbonato a granel δ13C), proporcionamos nuevos registros de δ13Corg, así como el contenido total de fósforo, las tasas de acumulación de fósforo (AR) y los datos de CaCO3 y materia orgánica. En contraste con las interpretaciones anteriores, nuestros resultados no muestran evidencia de una crisis de producción de carbonato durante el Bajocian temprano. Un ligero aumento en la AR siliciclástica y de fósforo abogaría por la fertilización oceánica, pero sin un aumento paralelo en la AR de la materia orgánica. Los patrones estratigráficos de carbonato a granel δ13C frente a la composición isotópica de carbono de la materia orgánica a granel (δ13Corg) son distintivos e imitan los resultados de modelado de cajas anteriores que simulan un aumento en la productividad forzado por mayores tasas de fósforo del enterramiento fluvial y de entrada de carbono meteorizado. El subsiguiente entierro de carbono orgánico produjo condiciones de contrainvernadero, que a su vez produjeron un enfriamiento por la absorción de CO2. Nuestros resultados indican que el evento de Bajocian inferior muestra varias similitudes con el CIE positivo valanginiano tardío (también conocido como evento Weissert). Una comparación precisa de ambos eventos puede ayudar a comprender mejor el origen y las consecuencias de tales perturbaciones del ciclo del carbono.

Files

1320.pdf

Files (22 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5a2bce9d53f443761357fef4f5674ca7
22 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
رؤى جديدة حول اضطراب دورة الكربون الباجوسي (الجوراسي الأوسط) المبكر
Translated title (French)
Nouvelles perspectives sur la perturbation du cycle du carbone au début du Bajocien (Jurassique moyen)
Translated title (Spanish)
Nuevos conocimientos sobre la perturbación del ciclo del carbono a principios del Bajocian (Jurásico Medio)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4377938695
DOI
10.57035/journals/sdk.2023.e11.1195

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt