"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8744
ETF8744 "Keskkonnatingimused ja keemiline murenemine globaalsete muutuste foonil Arhaikumi-Proterosoikumi-Fanerosoikumi piiridel (1.01.2011−31.12.2014)", Peeter Somelar, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituut.
ETF8744
Keskkonnatingimused ja keemiline murenemine globaalsete muutuste foonil Arhaikumi-Proterosoikumi-Fanerosoikumi piiridel
Environmental conditions and chemical weathering during periods of global change at Archean – Proterozoic -Phanerozoic transitions
1.01.2011
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.2. MaateadusedP420 Petroloogia, mineroloogia, geokeemia 1.4. Maateadused ja sellega seotud keskkonnateadused (geoloogia, geofüüsika, mineroloogia, füüsiline geograafia ning teised geoteadused, meteoroloogia ja ning teised atmosfääriteadused, klimatoloogia, okeanograafia, vulkanoloogia, paleoökoloogia100,0
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.20117 200,00 EUR
01.01.2012−31.12.20127 200,00 EUR
01.01.2013−31.12.20137 200,00 EUR
01.01.2014−31.12.20147 200,00 EUR
28 800,00 EUR

Projekti eesmärgiks on selgitada atmosfääri, hüdrosfääri ja biosfääri evolutsiooni ja varajase keemilisele murenemise ning savimineraalide moodustumise vastasmõjurid Arhaikumi-Proterosoikumi ja Proterosoikumi-Fanerosoikumi piirisündmustel. Atmosfääri globaalset evolutsioneerumist Maa varases ajaloos markeerivad astmelised hapniku sisalduse tõusu sündmused. Vaba hapniku akumulatsioon võimendab oluliselt orgaanilise ainese mattumist mandrinõlva depotsentrites, mida kontrollib detriitsete savimineraalide võime säilitada orgaanilist ainest. Kennedy et al. (2006) püstitas hüpoteesi, et savimineraalide moodustumise järsk kiirenemine Neoproterosoikumis, mis eelneb vahetult komplekssete hulkraksete tekkimisele ning viimasele olulisele hapniku sisalduse tõusule atmosfääris, oli seotud primitiivse “maismaaelustiku” tekkega ja sellest tingitud aktiviseerunud savimineraalide moodustumisega (nn ‘‘Inception of the Clay Mineral Factory’’). Siiski, Tosca et al. (2010) vaidlustas hiljuti põhjuslikud seosed murenemise intensiivsuse/savimineraalide moodustumise ja atmosfääri hapnikusisalduse astmelise evolutsiooni vahel ning ei ole selge kas ja millisel määral üldse mõjutas atmosfääri evolutsioon murenemise intensiivsust/savimineraalide moodustumist ning kas senini lahendamata astmeline hapniku sisalduse evolutsioon on otseselt või kaudselt kontrollid savimineraalide moodustumisega varajase murenemise tulemusel. Projekti spetsiifiliseks eesmärgiks on välja töötada kvantitatiivne mudel murenemisel tekkinud savimineraalide ja maailmas levinud punakivimite (Red Beds) ning atmosfääri hapniku sisalduse muutumise iseloomustamiseks. Projekti uurimisobjektiks on hästi säilinud globaalsete võtmesündmuste intervalle sisaldavad Arhaikumi-Proterosoikumi settekivimite/metasetendite kompleksid Fennoskandias (sh Fennoskandia vanimad paleomurenemiskoorikud-punasetendid). Esimeseks uuringute võtmealaks on Onega bassein ja Pechenga ning Imandra-Varzuga rohekivimite vööndid, millede geoloogiline läbilõige on meie käsutuses Fennoscandian Arctic Russia – Drilling Early Earth Project (FARDEEP) projekti raames. Teine uuritav ala on Ida-Euroopa platvormi põhjaosa Balti Bassein, mis sisaldab erakordselt hea säiluvusega Proterosoikumi-Fanerosoikumi piiri-intervallil aluskorra ja settekivimite murenemiskoorikuid ja Ediacara/Kambriumi savikivimeid.
We propose to study the weathering indicators across the Archean-Proterozoic and Proterozoic-Phanerozoic transitions with emphasize on clay mineral formation in order to provide a better understanding of the emergence of an aerobic Earth System, changing atmospheric conditions and their effects on chemical weathering. The AR-PR changes are accompanied by stepwise increase in atmospheric oxygen. Accumulation of free oxygen is amplified by organic matter burial in sediments, which is largely controlled by the sheltering or preservational effects of detrital clay minerals. Kennedy et al. (2006) interpreted increase in clay mineral deposition in the Neoproterozoic immediately predating the first metazoans as a result of initial expansion of a primitive land biota and enhanced production of pedogenic clay minerals in a process known as ‘‘Inception of the Clay Mineral Factory’’. However, recently Tosca et al. (2010) argued the idea and suggested intense leaching at moderate to intense weathering conditions in late Archean to Mesoproterozoic. As a result the question on the mode, intensity and principal controls of weathering, and possible clay mineral formation in the early chemical weathering environment remains contentious. The objective of this study is to combine compositional data from potential source rocks, paleoweathering crusts and clayey/shale sediments (i.e. weathering proxies), and other environmental indicator minerals (e.g. apatite) of the stratigraphic intervals around the key oxygenation events to develop a quantitative model of the weathering and clay formation in relation to rise of atmospheric dioxygen and formation of worldwide 'Red Beds'. Project studies a unique and well-preserved succession of AR-PH in Fennoscandia that spans the hallmark intervals containing the key global events. First key area is the Onega basin, and the Pechenga and Imandra-Varzuga greenstone belts, which were extensively drilled under Fennoscandian Arctic Russia – Drilling Early Earth Project (FARDEEP) to study the great oxygenation events and processes in Palaeoproterozoic sedimentary and volcanic successions. Second key area of the study is at the northern margin of the East-European Craton in Baltic Basin, where the weathering and clay formation during the final oxygenation step at the PR-PH transition will be assessed in unique well-preserved unmetamorphized Neoproterozoic weathering crusts and clay rich Ediacaran and Early Palaeozoic sedimentary successions.
ETF 8744 granti tulemused keskenduvad kahele võtmealale: Onega bassein ja Pechenga ning Imandra-Varzuga rohekivimite vööndi ning Balti Basseini Proterosoikumi-Fanerosoikumi piiri-intervalli murenemiskoorikutele. Kaasaegset tüüpi fosfogeneesi käivitumine Paleoproterosoikumis oli kompleksne reaktsioon hapnikurikka atmosfääri tekkimisele, globaalse oksüdatiivse murenemise intensiivistumisele, merelise sulfaatsete reservuaari moodustumisele ning fosforit salvestavate väävlibakterite ning nende elutegevuseks vajalikku sulfiidi genereerivate metanotroofide ökosüsteemi tekkimisele. Teine võtmeala näitab, et hästi säilinud Ediakara vanuseline kaoliniitne murenemiskoorik, mis sarnaneb tänapäevaste troopiliste lateriitsete muldadega, pidi tekkima soojas, humiitses kliimas. Kuid see intepretatsioon on vastuolus Baltika mandri tolleaegse paleopositsiooniga. Sellline murenemiskoorik sai tekkida kas esiteks pikaajalise stabiilse murenemise käigus parasvöötme kliimas, teiseks troopiliste laiuskraadide lähedal episoodiliste Gaskiersi ja Fauqueri jäätumiste järgsete kiirete kasvuhoone kliima sündmuste käigus või siis kolmandaks Shuram-Wonoka globaalse kliimasoojenemise käigus.