Resumen de The late Ordovician carbonate sedimentation as a major triggering factor of the Hirnantian glaciation

Enrique Villas Pedruelo, Emmanuelle Vennin, J. Javier Álvaro, Wolfgang Hammann, Zarela A. Herrera, Eduardo L. Piovano

• English

  A new approach explaining the main forcing factor of Hirnantian glaciation is proposed herein. It follows the models associating occurrences of continental glaciations with periods of low atmospheric CO2 levels. The accumulation of great volumes of carbonates during pre-Hirnantian late Ordovician, in regions where these deposits were previously absent, is suggested as a major sink of atmospheric CO2. This would have caused an important lowering of the average temperature in the early Hirnantian, after CO2 values had attained a certain threshold. This process was maintained by other positive feedbacks, such as the short-term carbonate weathering CO2 sink. An increase of the direct flux of CO2 from the atmosphere to the oceans by means of dissolution would have been driven by the enhancement of carbonate deposition. The great inundation of the low latitude Laurentia craton during Cincinnatian times and the establishment of a temperate-water carbonate sedimentation on the North Gondwana margin during pre-Hirnantian Ashgill allowed the burying of more than 840 × 1015 kg (1.9 × 1019 mol) of dissolved CO2. This mass is equivalent to nearly 350 times the present values of atmospheric CO2. This is important enough to have greatly altered the equilibrium between the CO2 dissolved in the oceans and the partial pressure of CO2 in the air, eventually causing an important reduction of the latter. The new model also offers a simple explanation for the end of the glaciation after a short time-span. Glacioeustatic lowering of the sea level, concomitant with the glaciation, would have stopped the extra-sedimentation of carbonate due to the retreat of the oceans from the platforms, closing this CO2 sink. Pre-glacial CO2 levels would then recover, due to volcanic and metamorphic CO2 outgassing. After subsequent melting of the ice cap, oceanic circulation did not recover pre-Hirnantian Ashgill strength, resulting in a strong stratification of ocean waters and precluding the recovery of an extensive carbonate deposition. The well-known positive shift in the [omega]13C at the base of the Hirnantian is assumed to have been caused by weathering and dissolution of carbonates, relatively enriched in 13C, during the glacioeustatic regression and exposure of the platforms.

• français

  Une nouvelle approche concernant le déroulement de la glaciation hirnantienne est proposée dans ce travail. Elle s'intéresse aux principaux facteurs clés de cette dernière et associe les effets d'une glaciation continentale à une période de bas niveau du CO2 atmosphérique. L'accumulation d'un important volume de carbonates au cours de l'Ordovicien terminal pré-Hirnantien dans des régions où ces derniers étaient antérieurement absents est considérée comme un important puits de CO2 atmosphérique. Cette accumulation pourrait être la cause d'une baisse importante de la température moyenne au début de l'Hirnantien à laquelle s'ajoute un autre processus de rétroaction tel que la météorisation des carbonates. Une augmentation du flux de CO2 de l'atmosphère vers les océans par dissolution devrait avoir été favorisée par la précipitation de carbonates. L'importante inondation du continent Laurentia, situé à basse latitude au cours du Cincinnatien, et l'implantation d'une sédimentation carbonatée tempérée sur la marge nord-gondwanienne au cours de l'Ashgill (pre-Hirnantien), ont favorisé l'enfouissement de plus de 840 × 1015 kg (1,9 × 1019 mol) de CO2 dissous. Cette masse représente environ 350 fois la valeur actuelle du CO2 atmosphérique. Cette précipitation devrait avoir altéré fortement l'équilibre entre le CO2 dissous dans les océans et la pression partielle de CO2 dans l'air, entraînant éventuellement une réduction de cette dernière. L'approche développée dans ce travail offre une explication simple pour la fin accélérée de la glaciation. La baisse du niveau marin relatif, attribuée au glacio-eustatisme associée au recul de la ligne de rivage des océans sur les plates-formes, devrait avoir provoqué l'arrêt de la production de sédiments carbonatés et de l'absorption de CO2. Le niveau de CO2 préglaciaire devrait dès lors se rétablir à la faveur du dégazage de CO2 par volcanisme. Toutefois, après la fonte des glaces, les circulations océaniques ne reprennent pas et l'absence des courants instaurés lors de l'Ashgill (pré-Hirnantien) par une importante stratification des eaux océaniques empêche la reprise d'une importante sédimentation carbonatée. Les pics positifs bien connus du [omega]13C à la base de l'Hirnantien sont attribués au lessivage et à la dissolution des carbonates enrichis en 13C lors de l'importante émersion des plate-formes.