Multiskalige Paranusseffekte in bioturbierten Sedimenten

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 11450 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Größensegregation in körnigen Materialien ist ein universelles Phänomen, das allgemein als Paranusseffekt (BNE) bekannt ist und sich aus der Tendenz größerer Nüsse ergibt, auf der Oberseite eines geschüttelten Behälters zu landen. In der Natur weisen schnelle Granulatströme viele Ähnlichkeiten mit gut untersuchten Mischprozessen auf. Stattdessen wurden viel langsamere Phänomene, wie die Ansammlung von Ferromanganknollen (FN) auf dem Meeresboden, dem BNE zugeschrieben, bleiben jedoch im Wesentlichen ungeklärt. Hier dokumentieren wir zum ersten Mal die BNE von Partikeln im Submillimeterbereich in pelagischen Sedimenten und schlagen ein Größensegregationsmodell für die Oberflächenmischschicht bioturbierter Sedimente vor. Unser Modell erklärt die Größenverteilung von FN-Samen und weist auf einen einheitlichen Segregationsmechanismus über Größen von < 1 mm bis > 1 cm hin, der nicht von der selektiven Aufnahme durch fressende Organismen abhängt. Zusätzlich zur Erklärung der FN-Keimbildung hat unser Modell wichtige Auswirkungen auf die Datierung von Mikrofossilien und den Mechanismus, der Sedimentaufzeichnungen des Erdmagnetfelds zugrunde liegt.

Wenn ein mit gemischten Nüssen gefüllter Behälter geschüttelt wird, kommt es zu einer Größentrennung, wobei die größeren Paranüsse oben enden1,2. Dieses kontraintuitive Phänomen ist als Paranusseffekt (BNE) bekannt. Die BNE tritt in Prozessen auf, bei denen es zu einer körnigen Vermischung oder Strömung kommt3. Vereinfacht ausgedrückt wird es durch die Fähigkeit kleiner Partikel verursacht, in Hohlräume einzudringen, die sich bevorzugt unter großen Partikeln entwickeln, wenn die ineinandergreifende Struktur körniger Materialien durch Schütteln oder Scheren zerstört wird1,4,5,6,7. Trotz der Einfachheit dieses Prinzips hängt die BNE auf überraschend komplexe Weise davon ab, wie die lokale Struktur körniger Materialien gestört wird, vom Materialzusammenhalt und von der relativen Dichte der Bestandteile8.

Die BNE tritt auch bei geologischen Transportprozessen auf: Beispielsweise werden Flussbetten durch die Oberflächenansammlung oder große Kieselsteine beim Geschiebetransport stabilisiert9. Die schnelle Dynamik geophysikalischer Massenflüsse weist viele Ähnlichkeiten mit gut untersuchten industriellen Granulatmischungsprozessen auf10,11. Viel langsamere Phänomene, wie das natürliche Anheben vergrabener archäologischer Artefakte12, die Wanderung grober Trümmer zur Sedimentoberfläche13 und die Ansammlung von Ferromanganknollen (FN) auf dem Meeresboden14, bleiben im Wesentlichen ungeklärt, obwohl sie einer Form der Bioturbation zugeschrieben werden -getriebene BNE, bei der grabende Organismen Partikel beiseite schieben, die zu groß sind, um aufgenommen zu werden13. Die extreme Langsamkeit dieser „biologischen Pumpmaschine“ verhindert eine direkte Beobachtung des BNE, sodass auf seine Existenz normalerweise durch den Ausschluss alternativer Erklärungen geschlossen wird, wie dies bei der relativen Seltenheit vergrabener FN15,16,17 der Fall ist. Während FN-Kerne18 groß genug sind, um auf der Sedimentoberfläche zu bleiben und zu wachsen, bleibt die Frage, ob auch Objekte in der Größe von Mikrofossilien von der BNE betroffen wären. Dies ist ein wichtiges Thema für die Radiokarbondatierung, da ein Aufwärtsversatz sie älter als das umgebende Sediment machen würde, wie tatsächlich manchmal beobachtet19,20, im Gegensatz zu dem negativen Altersversatz, der durch die bevorzugte Auflösung schwächerer Schalen verursacht wird, bekannt als Barker-Effekt21.

Hier dokumentieren wir zum ersten Mal das Vorkommen von BNE auf Submillimeter-Mikrotektitfragmenten (Abb. 1), die vor ca. 788 ka22 in einem pelagischen Sediment im Indischen Ozean abgelagert wurden. Da es sich um ein augenblickliches Ereignis auf der geologischen Zeitskala handelte, stellen unterschiedliche Tiefenverteilungen für verschiedene Mikrotektit-Größenklassen die Impulsantwort dar, die durch die kombinierte Wirkung von Sedimentmischung und Größentrennung in der Oberflächenmischschicht (Surface Mixed Layer, SML) erzeugt wird. Die beobachteten Impulsantworten wurden mit einem Größentrennungsmechanismus modelliert, der auf der scherinduzierten BNE basiert. Unser Modell sagt die korrekte Mindestgröße von FM-Kernen und die Mikrofossil-Altersversätze voraus, die erforderlich sind, um beobachtete Diskrepanzen auszugleichen.

Beispiele für Mikrotektitfragmente, die im Bohrkern MD90-0961 des Indischen Ozeans gefunden wurden.

Die Sedimentvermischung im SML wird durch Bioturbation verursacht (Abb. 2a). Das Mischen wird mathematisch durch einen stochastischen Prozess dargestellt, bei dem einzelne Sedimentpartikel eine voreingenommene Zufallswanderung durchführen23, bis sie den Boden der SML erreichen, wo die randomisierende Wirkung der Bioturbation aufhört (Abb. 2b). Bei Zufallswanderungen mit endlichen Wartezeit- und Sprunglängenverteilungen23 beträgt die Konzentration C eines konservativen Tracers (in unserem Fall Mikrotektite) innerhalb einer SML, in der jedes Volumenelement ausreichend (d. h. ~ 25) Bioturbationsereignisse24 durchläuft, bevor es endgültig vergraben wird. wird durch eine vereinfachte Version der Diffusions-Advektionsgleichung bestimmt, die durch Vernachlässigung des Porositätsgradienten erhalten wird25,26:

wobei t und z die Zeit bzw. die Tiefe unter der Sediment-Wasser-Grenzfläche sind, \({D}_{\mathrm{t}}\) der Diffusionskoeffizient der Tracerpartikel ist, \({v}_{ \mathrm{b}}\) die Massenvergrabungsgeschwindigkeit und \({v}_{\mathrm{t}}\) eine zusätzliche Aufwärtsgeschwindigkeit der Tracerpartikel, beispielsweise aufgrund von Bioadvektion oder Größensegregation (Abb . 2c). Die obere Randbedingung \(\left({v}_{\mathrm{b}}-{v}_{\mathrm{t}}\right)C-{D}_{\mathrm{t}}{\ partiell }_{z}C={F}_{\mathrm{t}}/{\varphi }_{\mathrm{s}}{\rho }_{\mathrm{s}}\) bei z = 0 , wobei \({\varphi }_{\mathrm{s}}\) der Volumenanteil von Festkörpern und \({\rho }_{\mathrm{s}}\) ihre Dichte ist, wird durch den ankommenden Tracer gesteuert Fluss \({F}_{\mathrm{t}}\). Ein Mikrotektit-Eingabeereignis wird dann durch \({F}_{\mathrm{t}}={\Phi }_{\mathrm{t}}\delta (t)\) beschrieben, wobei \(\delta (t)\ ) ist der Dirac-Impuls und \({\Phi }_{\mathrm{t}}\) die Mikrotektit-Fluenz.

Partikeltransport innerhalb der SML. (a) Graben und Umarbeiten durch benthische Organismen. (b) Einzelne Partikel (z. B. ein Mikrotektitfragment) führen ausgehend von der Sedimentoberfläche eine voreingenommene Zufallswanderung durch, bis die Störungen unterhalb der SML aufhören. (c) Unter bestimmten Bedingungen wird der Random Walk in (b) durch eine Diffusions-Advektionsgleichung bestimmt, wobei die Advektivgeschwindigkeit die Summe der Bestattungs-, Bioadvektiv- und Größensegregationsgeschwindigkeiten ist. (d) Tiefenabhängige Konzentration C von Tracerpartikeln, die klein genug sind, um vergraben zu werden (z. B. Mikrotektitfragmente, durchgezogene Linie) und von Ferromanganknollen, die groß genug sind, um unbegrenzt im oberen Teil oder der SML zu bleiben (gestrichelte Linie). Die Kurve unterhalb der SML zeigt die Mikrotektitverteilung innerhalb der historischen Schicht, die aus einem sofortigen Ablagerungsprozess resultiert.

Die Intensität der Bioturbation nimmt mit der Tiefe ab, sodass \({D}_{\mathrm{t}}\) und \({v}_{\mathrm{t}}\) unbekannte Funktionen von z sind. In der Praxis liefern verschiedene tiefenabhängige Diffusionsmodelle ähnliche Anpassungen an experimentelle Daten25,27, was bedeutet, dass die SML durch eine äquivalente homogene Schicht mit der Dicke L und der Konstante \({D}_{\mathrm{t}}\ dargestellt werden kann. ), \({v}_{\mathrm{b}}\) und \({v}_{\mathrm{t}}\). Lösung von Gl. (1) mit \(C\left(0,z\right)=\delta (z)\) ergibt die Impulsantwort \(\mathcal{I}\left(t\right)=C(t,L)\ ) des Systems, das mithilfe des Altersmodells des Sediments in ein tiefenabhängiges Konzentrationsprofil über \(z>L\) umgerechnet werden kann (Abb. 2d). Das mikroskopische Äquivalent zur Impulsantwort ist ein Wiener-Prozess mit konstanter Drift, der bei \(\left(t,z\right)=(\mathrm{0,0})\) beginnt und bei \(\left(t, z\right)=({t}_{L},L)\), wobei \({t}_{L}\) die Transit- (oder Flucht-)Zeit28 mit der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion \(\mathcal{I} \left(t\right)\). Das Alter T der in der Tiefe \(z>L\) gefundenen Partikel ist eine stochastische Variable, die mit \({t}_{L}\) durch \(T={t}_{L}+{t}_{ \mathrm{b}}\), wobei \({t}_{\mathrm{b}}\) die Bestattungszeit vom unteren Ende des aus dem Altersmodell abgeleiteten SML ist. Die Stochastik von T ist ein wichtiger Faktor, der die Datierung einzelner Exemplare beeinflusst29.

Lösungsbeispiele (Abb. 3a) zeigen, wie \({v}_{\mathrm{t}}\) aufgrund der reduzierten oder invertierten Tracergeschwindigkeit \({v}_{\mathrm {b}}-{v}_{\mathrm{t}}\). Die mittlere Laufzeit \(\langle {t}_{L}\rangle\), definiert als der Erwartungswert von \(\mathcal{I}\left(t\right)\), divergiert oberhalb eines kritischen \({v }_{\mathrm{t}}/{v}_{\mathrm{b}}\) Schwelle (Abb. 3b). Dieser Schwellenwert liegt nahe bei 1, wenn Advektion der dominierende Transportmechanismus der Tracerpartikel durch die SML ist. Diffusion gewährleistet eine nicht zu vernachlässigende Wahrscheinlichkeit, der SML zu entkommen, selbst wenn \({v}_{\mathrm{t}}>{v}_{\mathrm{b}}\), was zu einem höheren \({v}_ {\mathrm{t}}/{v}_{\mathrm{b}}\) Schwellenwert, der von der inversen Péclet-Zahl \(G={D}_{\text{s}}/L{v}_ abhängt {\mathrm{b}}\) des Massensediments, wobei \({D}_{\mathrm{s}}\) der Massendiffusionskoeffizient ist. In allen Fällen wird \(\mathcal{I}\left(t\right)\) dramatisch verzerrt, wenn man sich dem Schwellenwert nähert, und konvergiert zu einer gleichmäßigen Verteilung über t > 0. Das bedeutet, dass die Größensegregation dazu neigt, große Partikel nach oben umzuverteilen die stratigraphische Tiefe entspricht ihrem Ablagerungsalter. Die Korngrößenabhängigkeit von \(\mathcal{I}\left(t\right)\) hat offensichtliche Konsequenzen für die Datierung. Während G die Schiefe von \(\mathcal{I}\left(t\right)\) und damit das stratigraphische Alter einzelner Partikel beeinflusst, nicht jedoch das mittlere Alter26 – da \(\langle {t}_{L} \rangle =L/{v}_{\mathrm{b}}\) für \({v}_{\mathrm{t}}=0\) – Größensegregation erhöht das scheinbare Alter größerer Partikel in Bezug auf Masse, einzeln und im Durchschnitt, bis eine sinnvolle stratigraphische Beziehung verloren geht.

Einfluss der Advektion auf Verteilung und Alter von Sedimentpartikeln. (a) Modellierte Impulsantwort von Tracerpartikeln, wobei \({t}_{0}=L/{v}_{\mathrm{b}}\) die mittlere Transitzeit regulärer Sedimentpartikel durch die SML ist, z ausgewählte Verhältnisse zwischen der Tracersegregationsgeschwindigkeit \({v}_{\mathrm{t}}\) und der Verschüttungsgeschwindigkeit \({v}_{\mathrm{b}}\). (b) Laufzeitverbesserung als Funktion von \({v}_{\mathrm{t}}/{v}_{\mathrm{b}}\) für ausgewählte Werte der inversen Péclet-Zahl \({G} _{\mathrm{s}}\) des Massensediments.

Die erwartete Konzentration von Mikrotektiten, die zu einem bestimmten Größenintervall \([{s}_{1},{s}_{2}]\) gehören, wird durch die Modellfunktion bestimmt

wobei \({g}_{\mathrm{t}}\) die empirische Korngrößenverteilung ist, die aus Mikrotektit-Zählungen über alle Tiefen bestimmt wird (Ergänzende Abbildung S1), \({z}_{0}\) die Tiefe im Sediment entsprechend dem Zeitpunkt des Ablagerungsereignisses, und \(\mathcal{I}\) die Impulsantwort, die aus der Lösung von Gl. (1). Während \({v}_{\mathrm{b}}\) aus dem Altersmodell des Sedimentkerns abgeleitet wird, \({\Phi }_{\mathrm{t}}\), \({D}_ {\mathrm{t}}\), \(L\) und \({v}_{\mathrm{t}}\) müssen durch Anpassen von Mikrotektitprofilen für verschiedene Größenklassen bestimmt werden. Da herkömmliche Diffusions-Advektions-Modelle, die auf \({v}_{\mathrm{t}}=0\) basieren, gute Anpassungen an stabile Tracer-Konzentrationsprofile30 liefern, sind Parameterschätzungen, die mit Gl. (2) kann nicht vollständig signifikant sein, so dass zusätzliche Einschränkungen auf die Größenabhängigkeiten von \({D}_{\mathrm{t}}\) und \({v}_{\mathrm{t}} angewendet werden müssen \).

Die Segregation großer Partikel in der SML kann entweder direkt durch die BNE oder indirekt durch biogen abgestufte Einstreu verursacht werden, die aus dem selektiven Transport feinerer Partikel durch Aufnahme31,32,33, Höhlenauskleidung34, Auffüllungen35 und Resuspension36 resultiert. Während in Sedimenten, die von einzelnen benthischen Organismen dominiert werden, eine abgestufte Schichtung beobachtet wurde, ist dies kein typisches Merkmal regelmäßig abgelagerter Sedimente37,38. Darüber hinaus wird nicht erwartet, dass die Größensegregation, die sich aus der abgestuften Einstreu ergibt, von der Partikelgröße oberhalb der maximalen Abmessung der verdaubaren Partikel abhängt, während diese Abhängigkeit, wie später gezeigt wird, zur Erklärung der FN-Bildung erforderlich ist. Die plastische Verformung des Sediments um grabende benthische Organismen39,40 ist ein möglicher BNE-Antriebsmechanismus, da das Verformungsfeld einen vertikalen Gradienten der horizontalen Verschiebung um die Grabenspitzen herum umfasst, was der horizontalen Scherung entspricht, die in vielen BNE-Experimenten verwendet wird6,41. In diesem Fall sind sowohl das Diffusionsvermögen als auch die Segregationsgeschwindigkeit proportional zur Schergeschwindigkeit6,42. Die Größentrennung könnte auch durch mikrobiell induzierte Blasenbildung in organisch reichen Sedimenten verursacht werden43.

Experimente mit sortierten Glasperlen44, die mit Mikrotektiten das Fehlen einer bevorzugten Aufnahme durch fressende Organismen teilen31, weisen darauf hin, dass die Größenabhängigkeit der Tracer-Diffusionsfähigkeit durch ein Potenzgesetz der Form \({D}_{\mathrm{t}}\ bestimmt wird. propto {s}^{-q}\) mit q ≈ 0,52. Auch die Perkolation kleinerer Partikel durch Zufallsmedien zeigt eine Potenzgesetzabhängigkeit von der Partikelgröße45. Dementsprechend gehen wir davon aus, dass die Diffusion großer Tracerpartikel mit der Größe \(s\) in einem Sediment mit der mittleren Korngröße \({s}_{0}\) durch \({D}_{\mathrm{t) gegeben ist }}={{D}_{\mathrm{s}}(s/{s}_{0})}^{-q}\). Granulatmischungsexperimente zeigen, dass die advektive Geschwindigkeit großer Körner proportional zu \(s/{s}_{0}-{\psi }_{\mathrm{c}}\ ist, wobei \({\psi }_{ \mathrm{c}}\ approx\) 2,8 ist ein kritischer Schwellenwert für das Größenverhältnis in binären Mischungen4,8. Daher modellieren wir die Segregationsgeschwindigkeit als \({v}_{\mathrm{t}}=(s/{s}_{0}-{\psi }_{\mathrm{c}}){\beta } _{0}{D}_{\mathrm{s}}\), wobei \({\beta }_{0}\) ein unbekannter Koeffizient ist, der die Segregationseffizienz der Bioturbation ausdrückt. Die meisten Granulatmischungsstudien wurden mit kohäsionslosen Partikeln durchgeführt, die ein schlechtes Analogon zu feinkörnigen Sedimenten darstellen. Experimente mit benetzten Körnern zeigen, dass die Kohäsion die Größensegregation tendenziell verringert46, solange eine Verklumpung verhindert wird, obwohl dieser Effekt bei nicht kugelförmigen Partikeln viel weniger ausgeprägt ist47. Kohäsionskräfte unterdrücken tendenziell die Fähigkeit kleiner Partikel, in Hohlräume einzudringen, da sie nicht frei fallen können. Die vorspannende Wirkung der Schwerkraft, die die Hauptursache für die Größensegregation ist, hört jedoch nicht auf. Ein ähnlicher Effekt wurde für das Drehmoment beobachtet, das magnetische Partikel in einem kohäsiven, bioturbierten Sediment in Gegenwart eines schwachen Magnetfelds erfahren48,49. In diesem Fall wurde festgestellt, dass die resultierende magnetische Ausrichtung proportional zum Verhältnis zwischen dem magnetischen Drehmoment und den Drehmomenten ist, die der Partikelrotation entgegenwirken. Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen werden die Auswirkungen der Sedimentkohäsivität vollständig durch \({\beta }_{0}\) erklärt.

Ein Poisson-Regressionsmodell wurde verwendet, um die Mikrotektitzahlen (Abb. 4) für drei Größenklassen anzupassen, wobei die obigen Modelle für \({D}_{\mathrm{t}}(s)\) und \({v} _{\mathrm{t}}(s)\). Modellresiduen sind im Allgemeinen mit den durch Bootstrapping geschätzten Zählunsicherheiten kompatibel, bis auf wenige Ausnahmen, die durch Sedimentheterogenität erklärt werden könnten. Die Größentrennungsparameter \({\beta }_{0}\) und q unterscheiden sich beide signifikant von Null bei einem Konfidenzniveau von > 99,4 % (Tabelle 1). Schätzungen von \({D}_{\mathrm{s}}\) und L liegen innerhalb der typischen Bereiche, die von radioaktiven Tracern für ähnliche Sedimente erhalten werden50. Der Potenzgesetz-Exponent q ≈ 0,25 für die Größenabhängigkeit von \({D}_{\mathrm{s}}\) (Tabelle 1) ist kleiner als der von Wheatcroft44 für 10–300 µm große Glasperlen erhaltene Wert, möglicherweise weil Die meisten Mikrotektite sind zu groß, um eingenommen zu werden.

Mikrotektit-Verteilung passt. (a) Konzentration von drei Mikrotektit-Größenklassen im Kern MD90-0961 (Punkte) und Poisson-Anpassung mit Gl. (2) (durchgezogene Linien). Die gestrichelten Linien stellen die Impulsantwort (neu skaliert auf denselben Maximalwert der Anpassungen) für Sedimentpartikel mittlerer Größe dar, wie vom gleichen Modell vorhergesagt. Beachten Sie den Versatz großer Mikrotektite in Bezug auf die Impulsantwort. (b) Modellreste, die den Anpassungen in (a) entsprechen (Punkte), und 90 %-Konfidenzintervalle, die aus einer Bootstrapping-Simulation der Mikrotektitzahlen erhalten wurden (Fehlerbalken).

Tektitprofile veranschaulichen, wie die Größentrennung die Altersverteilung von vergrabenen Objekten (durchgezogene Linien in Abb. 4a) im Vergleich zu der von regulären Sedimentpartikeln (gestrichelte Linien in Abb. 4a) ausgleicht. Die vorhergesagten mittleren Altersabweichungen für die drei Größenklassen in Abb. 4 (~ 0,16 Jahre für 0,05–0,2 mm, ~ 0,87 Jahre für 0,2–0,45 mm und ~ 2,9 Jahre für 0,45–0,9 mm) sind mit den maximalen positiven Abweichungen vergleichbar berichtet für Radiokarbonalter20,21. Die Rolle der Größensegregation bei der Erzeugung positiver Altersunterschiede nimmt mit der Péclet-Zahl zu und erzeugt einen „Runaway“-Effekt, wenn die Nettovergrabungsgeschwindigkeit \({v}_{\mathrm{b}}-{v}_{\mathrm {t}}\) im SML verschwindet (Abb. 3). Aus diesem Grund ist zu erwarten, dass Sedimente mit geringen Ablagerungsraten besonders anfällig für Altersverschiebungen sind, die durch Größensegregation verursacht werden. Beispielsweise würde eine Verringerung von \({v}_{\mathrm{b}}\) auf 1,5 cm/kyr für ein Sediment mit denselben Eigenschaften wie MD90-0961 den Altersversatz eines 0,5-mm-Objekts von ~ 0,73 auf ~ 10 erhöhen kyr. Große positive Offsets, die durch die BNE verursacht werden, können Altersunterschiede bei Foraminiferen erklären, die nicht allein durch selektive Auflösung entstehen können21,51,52. Andererseits reagiert die Größentrennung weniger empfindlich auf Änderungen des Diffusionskoeffizienten: Beispielsweise erhöht die Verdoppelung von \({D}_{\mathrm{s}}\) den Altersversatz des 0,5-mm-Objekts des obigen Beispiels auf ~ 1,7 kyr, da der daraus resultierende Anstieg von \({v}_{\mathrm{t}}\) teilweise durch einen Rückgang von Pe kompensiert wird.

Im Falle eines stationären Flusses großer Tracerpartikel erzeugt die BNE einen Konzentrationsgradienten innerhalb der SML mit einer ähnlichen Abhängigkeit von \({v}_{\mathrm{t}}/{v}_{\mathrm{b}} \) als \(\langle {t}_{L}\rangle\) (Ergänzende Abbildung S2): Dies liegt daran, dass die Erhaltung des vertikalen Tracerflusses eine Verringerung der Nettoverschüttungsgeschwindigkeit erfordert, die durch eine höhere Konzentration kompensiert werden muss. Daher könnte die Interpretation von Foraminiferenkonzentrationsschwankungen innerhalb der SML durch die BNE verzerrt sein. Beispielsweise könnte die Konzentration von G. bulloides-Tests in Sedimenten am Oman-Rand53,54, die zur Rekonstruktion des indischen Sommermonsuns während der letzten ~ 2000 Jahre verwendet wurden, in den obersten ~ 6 cm um 9–40 % zunehmen. wenn die gleichen Segregationsparameter von Tabelle 1 zusammen mit Bioturbationsdaten angenommen werden, die für die Sauerstoffminimumzone im nordwestlichen Arabischen Meer repräsentativ sind (d. h. \({D}_{\mathrm{s}}\ approx\) 150 cm2/kyr, L ≈ 6 cm und \({v}_{\mathrm{b}}=\) 3–20 cm/kyr54,55).

Die Größentrennung im Submillimeterbereich hat wichtige paläomagnetische Auswirkungen, da sie eine Neuordnung der Sedimentmikrostruktur erfordert, die mit einem echten Diffusionsprozess assimilierbar ist, der eine Neuorientierung der magnetischen Träger bewirkt. Während der nicht-lokale Transport in der SML kaum von echter Diffusion zu unterscheiden ist23, beeinflussen die beiden Prozesse die Sedimentaufzeichnungen des Erdmagnetfelds auf völlig unterschiedliche Weise. Durch den Aufwärtsförderbandtransport wird Material in der Tiefe entfernt und erneut auf der Sedimentoberfläche abgelagert, wo durch teilweise Ausrichtung suspendierter Partikel im Magnetfeld eine sogenannte detritale remanente Magnetisierung (DRM) erreicht wird. Vergrabene Sedimente, die in diesem Modell nicht von der Bioturbation betroffen sind, würden ein intaktes DRM-gleiches Alter mit Ablagerungsalter aufweisen56. Eine lokale Störung der Sedimentstruktur hingegen löscht das vorhandene DRM und ersetzt es durch eine Post-Depositional-Magnetisierung (PDRM), die jünger als das Ablagerungsalter ist. Herkömmliche PDRM-Modelle gehen davon aus, dass diese Magnetisierung während der frühen Diagenese unterhalb der SML erworben wird57; Laborexperimente haben jedoch gezeigt, dass die PDRM-Erfassung durch Bioturbation durch die Rotationskomponente der Diffusion vorangetrieben werden kann48,49. Die diffuse Sedimentvermischung führt zu einer Verzögerung in der Größenordnung von \(L/{v}_{\text{b}}\) in magnetostratigraphischen Aufzeichnungen, die nicht von der Diagenese beeinflusst werden. Diese Verzögerung ist mit den beobachteten Abweichungen zwischen magnetischen Mineralien und 10Be-Aufzeichnungen der Matuyama-Brunhes-Feldumkehr58 kompatibel, wenn geeignete Schätzungen von L für Meeressedimente50 verwendet werden.

Wenn die FN-Keimbildung und die Mikrotektit-Segregation denselben Ursprung haben, können anhand von Mikrotektit-Profilen geschätzte Segregationsparameter verwendet werden, um die Mindestgröße der FN-Keime vorherzusagen, die 1–5 mm beträgt18. Ein einfaches Wachstumsmodell geht davon aus, dass die Größe \(s\left(T\right)={s}_{\mathrm{n}}+\gamma T\) eines FN mit dem Alter \(T\) linear mit der Zeit zunimmt von der anfänglichen Kerngröße \({s}_{\mathrm{n}}\) bei einer konstanten Wachstumsrate \(\gamma \ approx\) 1–5 mm/Myr59. Im Falle eines stationären Flusses \({F}_{0}\) von Samen mit der anfänglichen Korngrößenverteilung \({n}_{0}(s)\), ist die Größenverteilung \(n(s)\) der wachsenden Samen an der Sediment-Wasser-Grenzfläche ist gegeben durch

wobei \(r(s)\) das Verhältnis zwischen den Tracerkonzentrationen bei z = L bzw. z = 0 ist, erhalten aus der stationären Lösung von Gl. (1). Lösungen von Gl. (3) Mit den Größensegregationsparametern von Tabelle 1 und den für FN-Felder typischen SML-Eigenschaften in einer Wassertiefe von ~ 4000 m50,60 lassen sich minimale Samengrößen von ~ 2–3 mm (Abb. 5) vorhersagen, die mit den beobachteten vergleichbar sind18 . Unter diesen Bedingungen ergibt sich eine Zunahme von \({v}_{\mathrm{b}}\) von 0,5 auf 0,8 cm/kyr, eine Abnahme von \({D}_{\mathrm{s}}\) von 22 auf 8 cm2/kyr oder eine Verringerung von \({\beta }_{0}\) von 0,075 auf 0,064 m−1 reichen aus, um das Wachstum von ~ 2,3 mm großen Samen zu unterdrücken, was bestätigt, dass ein Mindestmaß an Bioturbation und a Eine ausreichend kleine Sedimentationsrate ist eine notwendige physikalische Voraussetzung für das FN-Wachstum17. Schließlich ist eine lineare Abhängigkeit von \({v}_{\mathrm{t}}\) von der Größe bis mindestens ~ 4 mm, deutlich über der Grenze des selektiven Transports durch benthische Organismen, erforderlich, um die Sinkwahrscheinlichkeit von zu verringern wachsende FN-Kerne, sodass diese um mehrere cm wachsen können (gestrichelte Linie in Abb. 5). Dies zeigt, dass FN durch die BNE an der Sedimentoberfläche gehalten werden und nicht durch andere Mechanismen wie die selektive Entfernung feinkörniger Sedimente durch Bodenströmungen17.

Steady-State-Verteilung wachsender Ferromanganknollensamen, vorhergesagt durch Gl. (3) mit Größensegregationsparametern aus Mikrotektit-Anpassungen des Kerns MD90-0961 (Tabelle 1), einer Knötchenwachstumsrate von 5 mm/Myr und L = 6 cm, \({D}_{\mathrm{s}}\ ) = 22 cm2/kyr und \({v}_{\mathrm{b}}\) = 0,5 cm/kyr als repräsentative SML-Eigenschaften bei einer Wassertiefe von ~ 4000 m. Die Ergebnisse werden für logarithmische Größenverteilungen der abgelegten Samen (durchgezogene Linien) mit σ = 0,1 und drei µ-Werten (Angaben in mm) angezeigt. Die gestrichelte Linie stellt den Fall von µ = 2,3 mm dar, wenn der lineare Anstieg von \({v}_{\mathrm{t}}(s)\) bei s = 4 mm stoppt.

Wir berichten zum ersten Mal über die Größentrennung von 0,05–0,9 mm großen Mikrotektitfragmenten in einem pelagischen Sediment aus dem Indischen Ozean. Die Tiefenverteilung dieser Fragmente kann durch eine bioturbationsbedingte BNE im SML erklärt werden. Dadurch erfahren große Partikel eine nach oben gerichtete Segregationsgeschwindigkeit \({v}_{\mathrm{t}}\) relativ zum Massensediment, die linear mit der Partikelgröße zunimmt. Oberhalb einer sedimentabhängigen Größenschwelle (z. B. ~ 1 mm im Bohrkern MD90-0961) überschreitet \({v}_{\mathrm{t}}\) die Verschüttungsgeschwindigkeit und die Wahrscheinlichkeit einer Verschüttung unterhalb der SML wird gering . Dies hat zwei wichtige Konsequenzen: (1) vergrabene Objekte, die viel größer als die mittlere Korngröße des Sediments sind, wie z. B. Mikrofossilien, sind deutlich älter als ihr stratigraphisches Alter und neigen dazu, bei Größen über dem \({v }_{\mathrm{t}}={v}_{\mathrm{b}}\) Schwellenwert und (2) > 1 mm große Partikel neigen dazu, lange Zeit auf der Sedimentoberfläche zu verbleiben und als Keime für das Wachstum zu dienen von FN zu günstigen Konditionen. Im letzteren Fall verringert das kontinuierliche Wachstum die Vergrabungswahrscheinlichkeit weiter, was die Seltenheit vergrabener Knötchen erklärt. Ein einziges empirisches Modell für die Größenabhängigkeit von Segregationsgeschwindigkeit und Diffusivität, das aus Experimenten zur Granulatmischung abgeleitet wurde, erklärt unsere Mikrotektit-Zählergebnisse und sagt die Mindestgröße von FN-Samen korrekt voraus, trotz des Unterschieds von > 10 Größenordnungen zwischen Bioturbations- und Laborzeitskalen . Die mit dem Graben verbundene plastische Verformung des Sediments ist der wahrscheinlichste BNE-Antriebsmechanismus.

Die BNE hat wichtige Auswirkungen auf das grundlegende Verständnis von Phänomenen, die von der Sedimentmikromechanik abhängen, wie z. B. FN-Wachstum und paläomagnetische Aufzeichnungen, sowie für die Interpretation des Alters und der Konzentrationsschwankungen der Foraminiferen. Große positive Altersversätze, die durch die BNE verursacht werden, können Altersunterschiede bei Foraminiferen erklären, die nicht allein durch selektive Auflösung entstehen können. Darüber hinaus erzeugt die BNE einen Konzentrationsgradienten innerhalb der SML, der die Interpretation jüngster Klimaschwankungen beeinflussen könnte. Der Einfluss physikalischer Sedimenteigenschaften wie Kohäsion auf die Größensegregation muss untersucht werden, um die Rolle des BNE bei der Umverteilung großer Partikel im Sediment über das hier vorgestellte einzelne Beispiel hinaus zu beurteilen.

Der Kern MD90-0961 (5°03,71′ N, 73°52,57′ E) wurde während der SEYMAMA-Forschungsfahrt des R/V Marion Dufresne im Jahr 1990 gesammelt. Der 45 m lange Kern wurde am östlichen Rand des Chagos geborgen. Malediven-Lakkadiven-Rücken liegt in einer Wassertiefe von 2450 m und besteht aus kalkhaltigem Nannofossil-Schlamm mit reichlich Foraminiferen. Typische Mikrotektit-Konzentrationen belaufen sich auf wenige Zählungen pro Probe (~ 3 g); Daher wurden die Zählungen aus drei Probenahmekampagnen (Ergänzungstabellen S1, S2, S3) in drei Größenklassen mit insgesamt 137, 287 bzw. 49 Zählungen zusammengefasst (Tabelle 2). Einzelheiten zur Sedimentvorbereitung finden Sie in den Zusatzinformationen.

Für die Diffusions-Advektions-Gleichung gibt es im Fall der Größensegregation keine einfache analytische Lösung. Eine Reihenentwicklung von \(\mathcal{I}\left(t\right)\) wurde mit dem Lösungsansatz von Guinasso und Schink26 unter Berücksichtigung der geänderten Randbedingungen erhalten (Ergänzungsmethoden).

Die Bedeutung der Größentrennungsparameter \({\beta }_{0}\) und \(q\) wurde anhand des Verhältnisses \(\Lambda\) zwischen den Wahrscheinlichkeiten der Nullhypothese \({H}_ {0}\), dass keine Segregation auftritt (\({\beta }_{0}\) = 0 oder \({\beta }_{0}\) = q = 0), und des vollständigen Modells \ ({H}_{1}\), unter der Annahme, dass die Mikrotektitzahlen durch die Poisson-Statistik (ergänzende Methoden) bestimmt werden.

Alle Daten, die unsere Ergebnisse stützen, sind in den Ergänzungstabellen aufgeführt.

Metzger, MJ, Remy, B. & Glasser, BJ Alle Paranüsse sind nicht an der Spitze: Vibrationsinduzierte Korngrößentrennung von binären, ternären und mehrfach großen Mischungen. Pulvertechnologie. 205, 42–51 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Gajjar, P. et al. Größensegregation unregelmäßiger körniger Materialien, erfasst durch zeitaufgelöste 3D-Bildgebung. Wissenschaft. Rep. 11, 8351 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Rosato, AD, Blackmore, DL, Zhang, N. & Lan, Y. Eine Perspektive auf die vibrationsinduzierte Größentrennung körniger Materialien. Chem. Ing. Wissenschaft. 57, 265–275 (2002).

Artikel CAS Google Scholar

Jullien, R., Meakin, P. & Pavlovitch, A. Dreidimensionales Modell für die Partikelgrößentrennung durch Schütteln. Physik. Rev. Lett. 69, 640 (1992).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Duran, J., Rajchenbach, J. & Clément, E. Arching-Effekt-Modell für die Partikelgrößensegregation. Physik. Rev. Lett. 70, 2431 (1993).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Van der Vaart, K. et al. Grundlegende Asymmetrie innerhalb der Partikelgrößensegregation. Physik. Rev. Lett. 114, 238001 (2015).

Artikel ADS PubMed CAS Google Scholar

Li, Z. et al. Mikroskopische Struktur- und Dynamikstudie des Granulatsegregationsmechanismus durch zyklische Scherung. Wissenschaft. Adv. 7, eabe8737 (2021).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kudrolli, A. Größentrennung in vibrierter körniger Materie. Rep. Prog. Physik. 67, 209–247 (2004).

Artikel ADS Google Scholar

Ferdowsi, B., Ortiz, CP, Houssais, M. & Jerolmack, DJ Flussbettpanzerung als granulares Segregationsphänomen. Nat. Komm. 8, 1363 (2017).

Artikel ADS PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Johnson, CG et al. Korngrößensegregation und Deichbildung in geophysikalischen Massenströmen. J. Geophys. Res. 117, F01032 (2012).

ADS Google Scholar

Gray, JMNT, Gajjar, P. & Kokelaar, P. Partikelgrößensegregation in dichten körnigen Lawinen. CR Phys. 16, 73–85 (2015).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Luria, D., Fantalkin, A., Zilberman, E. & Ben-Dor, E. Identifizierung des Paranusseffekts bei der Bildung archäologischer Stätten. Med. Geosci. Rev. 2, 267–281 (2020).

Artikel Google Scholar

McCave, I. Biologisches Hochpumpen der groben Fraktion von Tiefseesedimenten. J. Sediment. Res. 58, 148–158 (1988).

Artikel Google Scholar

Piper, DZ & Fowler, B. Neue Einschränkung für die Aufrechterhaltung von Mn-Knötchen an der Sedimentoberfläche. Nature 286, 880–883 (1980).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Finney, B., Heath, GR & Lyle, M. Wachstumsraten manganreicher Knollen am MANOP-Standort H (östlicher Nordpazifik). Geochim. Kosmochim. Acta 48, 911–919 (1984).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Pattan, JN & Parthiban, G. Wachsen oder lösen sich Manganknollen nach der Bestattung auf? Ergebnisse aus dem zentralen Indischen Ozeanbecken. J. Asiatische Erdwissenschaften. 30, 696–705 (2007).

Artikel ADS Google Scholar

Dutkiewicz, A., Judge, A. & Müller, RD Umweltprädiktoren für das Vorkommen polymetallischer Knollen in der Tiefsee im globalen Ozean. Geologie 48, 293–297 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Von Stackelberg, U. Wachstumsgeschichte von Manganknollen und -krusten des Peru-Beckens. In Manganese Mineralization: Geochemistry and Mineralogy of Terrestrial and Marine Deposits (Hrsg. Nicholson, K., Hein, JR, Bfihn, B. & Dasgupta S.) (Geological Society Special Publication No. 119, 1997).

Thomson, J. et al. Radiokarbon-Altersversätze in unterschiedlich großen Karbonatkomponenten von Tiefseesedimenten. Radiocarbon 37, 91–101 (1995).

Artikel CAS Google Scholar

Brown, L., Cook, GT, MacKenzie, AB & Thomson, J. Radiokarbon-Altersprofile und Größenabhängigkeit der Vermischung in nordostatlantischen Sedimenten. Radiocarbon 43, 929–937 (2001).

Artikel CAS Google Scholar

Broecker, W. & Clark, E. Radiokarbon-Altersunterschiede zwischen koexistierenden planktischen Foraminiferenschalen: Der Barker-Effekt. Paläozeanographie 26, 2222 (2011).

ADS Google Scholar

Jourdan, F., Nomade, S., Wingate, MT, Eroglu, E. & Deino, A. Ultrapräzises Alter und Bildungstemperatur der australasiatischen Tektite, eingeschränkt durch 40Ar/39Ar-Analysen. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 54, 2573–2591 (2019).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Meysman, FJR, Malyuga, VS, Boudreau, BP & Middelburg, JJ Ein verallgemeinerter stochastischer Ansatz zur Partikelverteilung in Böden und Sedimenten. Geochim. Kosmochim. Acta 72, 3460–3478 (2008).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Reed, DC, Huang, K., Boudreau, BP & Meysman, FJR Stationäre Tracerdynamik in einem Gitterautomatenmodell der Bioturbation. Geochim. Kosmochim. Acta 70, 5855–5867 (2007).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Meysman, FJR, Malyuga, VS, Boudreau, BP & Middelburg, JJ Der Einfluss von Porositätsgradienten auf Mischungskoeffizienten in Sedimenten. Geochim. Kosmochim. Acta 71, 961–973 (2007).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Guinasso, N. & Schink, D. Quantitative Schätzungen der biologischen Mischungsraten in Abgrundsedimenten. J. Geophys. Res. 80, 3032–3043 (1975).

Artikel ADS Google Scholar

Deleersnijder, E., Beckers, J.-M. & Delhez, E. Die Verweilzeit sich absetzender Partikel in der Oberflächenmischschicht. Umgebung. Fluid-Mech. 6, 25–42 (2006).

Artikel Google Scholar

Dominé, M. Erste Durchgangszeitverteilung eines Wiener-Prozesses mit Drift bezüglich zweier elastischer Barrieren. J. Appl. Wahrscheinlich. 33, 164–175 (1996).

Artikel MathSciNet MATH Google Scholar

Lougheed, BC, Ascough, P., Dolman, AM, Löwemark, L. & Metcalfe, B. Neubewertung der 14C-Datierungsgenauigkeit in Tiefseesedimentarchiven. Geochronologie 2, 17–31 (2020).

Artikel ADS Google Scholar

Glass, BP & Köberl, C. Australasiatische Mikrotektite und damit verbundene Impakt-Ejekta im Südchinesischen Meer und der mittelpleistozäne Supereruption von Toba. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 41, 305–326 (2006).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Fornes, WL, DeMaster, DJ & Smith, CR Ein Partikeleinführungsexperiment in Sedimenten des Santa Catalina-Beckens: Testen der altersabhängigen Mischungshypothese. J. Mar. Res. 59, 97–112 (2001).

Artikel Google Scholar

Shull, DH & Yasuda, M. Größenselektiver Partikeltransport nach unten durch Cirratulid-Polychaeten. J. Mar. Res. 59, 453–473 (2001).

Artikel Google Scholar

Guieb, RA, Jumars, PA & Self, RFL Klebstoffbasierte Selektion durch einen tentakelfressenden Polychaeten auf Partikelgröße, Form und Bakterienbeschichtung in Schlick und Sand. J. Mar. Res. 62, 260–281 (2004).

Artikel Google Scholar

Schieber, J. & Wilson, RD Höhlen ohne Spur – Wie sich Meioturbation auf Gesteinsgewebe auswirkt und Aufzeichnungen über Meiobenthos-Aktivität in Schiefern und Tonsteinen hinterlässt. PalZ 95, 767–791 (2021).

Artikel Google Scholar

Herringshaw, LG, Sherwood, OA & McIlroy, D. Ökosystemtechnik durch Bioturbation von Polychaeten in Ereignisbett-Mikrokosmen. Palaios 25, 46–58 (2010).

Artikel ADS Google Scholar

Zhang, L., Shang, J., He, W., You, B. & Fan, C. Die Rolle von Tubificidwürmern (Limnodrilus hoffmeisteri) bei der Sedimentresuspension: eine Mikrokosmosstudie. Ann. Limnol. Int. J. Limnol. 50, 253–260 (2014).

Artikel Google Scholar

Carlin, J. et al. Variabilität der Schelfsedimentation als Reaktion auf Flusssedimentzufuhr und Küstenerosion in den letzten 1.000 Jahren in Monterey Bay, Kalifornien, USA. Vorderseite. Erdwissenschaft. 7, 113 (2019).

Artikel ADS Google Scholar

Martín, J., Puig, P., Masqué, P., Palanques, A. & Sánchez-Gómez, A. Einfluss der Grundschleppnetzfischerei auf Tiefseesedimenteigenschaften entlang der Flanken einer Unterwasserschlucht. PLoS ONE 9, e104536 (2014).

Artikel ADS PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Dorgan, KM Die Biomechanik des Grabens und Bohrens. J. Exp. Biol. 218, 176–183 (2015).

Artikel PubMed Google Scholar

Du Clos, KT Visualisierung des unterirdischen Grabens des Polychaeten Alitta virens mit Particle Imaging Velocimetry. Limnol. Ozeanogr. Methoden 12, 703–712 (2014).

Artikel Google Scholar

Guillard, F., Forterre, Y. & Pouliquen, O. Skalierungsgesetze für Segregationskräfte in dichten, gescherten Granulatströmen. J. Fluid Mech. 807, R1 (2016).

Artikel ADS MathSciNet MATH CAS Google Scholar

Rognon, P. & Macaulay, M. Scherinduzierte Diffusion in dichten körnigen Flüssigkeiten. Soft Matter 17, 5271 (2021).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Srivastava, A., Kikuchi, K. & Ishikawa, T. Mikrobielle Paranusswirkung. Soft Matter 17, 10428 (2021).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Wheatcroft, RA Experimentelle Tests zur partikelgrößenabhängigen Bioturbation in der Tiefsee. Limnol. Ozeanogr. 37, 90–104 (1992).

Artikel ADS Google Scholar

Anderson, AN, Crawford, JW & McBratney, AB Zur Diffusion in fraktalen Bodenstrukturen. Bodenwissenschaft. Soc. Bin. J. 64, 19–24 (2000).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Jarray, A., Shi, H., Scheper, BJ, Habibi, M. & Luding, S. Kohäsionsgesteuertes Mischen und Entmischen trockener körniger Medien. Wissenschaft. Rep. 9, 13480 (2019).

Artikel ADS PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Zhao, L.-L., Li, Y.-W., Yang, X.-D., Jiao, Y. & DEM Hou, Q.-F. Untersuchung der Größentrennung nasser Partikel unter vertikaler Vibration. Adv. Pulvertechnologie. 30, 1386–1399 (2019).

Artikel Google Scholar

Egli, R. & Zhao, X. Erfassung der natürlichen remanenten Magnetisierung in bioturbierten Sedimenten: Allgemeine Theorie und Implikationen für Rekonstruktionen der relativen Paläointensität. Geochem. Geophys. Geosyst. 16, 995–1016 (2015).

Artikel ADS Google Scholar

Zhao, X., Egli, R., Gilder, SA & Müller, S. Mikrobiell unterstützte Aufzeichnung des Erdmagnetfeldes im Sediment. Nat. Komm. 7, 10673 (2016).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Solan, M. et al. Weltweite Messungen der Bioturbationsintensität, der Belüftungsrate und der Durchmischungstiefe mariner Sedimente. Wissenschaft. Daten 6, 1–6 (2019).

Artikel Google Scholar

Paull, CK, Hills, SJ, Thierstein, HR, Bonani, G. & Wölfli, W. 14C-Offsets und offenbar nicht synchrone δ18O-Stratigraphien zwischen Nannofossilen und foraminiferalen pelagischen Karbonaten. Quat. Res. 35, 274–290 (1991).

Artikel Google Scholar

Sepulcre, S., Durand, N. & Bard, E. Große Altersunterschiede im 14. Jh. zwischen der Feinfraktion und koexistierenden planktonischen Foraminiferen in flachen karibischen Sedimenten. Quat. Geochronol. 38, 61–74 (2017).

Artikel Google Scholar

Anderson, DM, Overpeck, JT & Gupta, AK Anstieg des asiatischen Südwestmonsuns in den letzten vier Jahrhunderten. Wissenschaft 297, 596–599 (2002).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Anderson, DM, Baulcomb, CK, Duvivier, AK & Gupta, AK Altweibersommermonsun während der letzten zwei Jahrtausende. J. Quat. Wissenschaft. 25, 911–917 (2010).

Artikel Google Scholar

Smith, CR, Levin, LA, Hoover, DJ, McMurtry, G. & Gage, JD Variationen in der Bioturbation in der Sauerstoffminimumzone im Nordwesten des Arabischen Meeres. Tiefseeres. II(47), 227–257 (2000).

ADS Google Scholar

Katari, K., Tauxe, L. & King, J. Eine Neubewertung des remanenten Magnetismus nach der Ablagerung: Vorläufige Experimente mit natürlichen Sedimenten. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 183, 147–160 (2000).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Roberts, AP, Tauxe, L. & Heslop, D. Magnetische Paläointensitätsstratigraphie und hochauflösende quartäre Geochronologie: Erfolge und zukünftige Herausforderungen. Quat. Wissenschaft. Rev. 61, 1–16 (2013).

Artikel ADS Google Scholar

Suganuma, Y. et al. 10Beweise für den verzögerten Erwerb remanenter Magnetisierung in Meeressedimenten sein: Implikationen für ein neues Zeitalter für die Matuyama-Brunhes-Grenze. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 296, 443–450 (2010).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Conrad, T., Heinb, JR, Paytan, A. & Clague, DA Bildung von Fe-Mn-Krusten in einer Kontinentalrandumgebung. Erzgeol. Rev. 87, 25–40 (2016).

Artikel Google Scholar

Soetaert, K. et al. Modellierung der von 210Pb abgeleiteten Mischungsaktivität in Meeresrandsedimenten: Diffusive versus nichtlokale Mischung. J. Mar. Res. 54, 1207–1227 (1996).

Artikel Google Scholar

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Diese Studie wurde durch den ERC Advanced Grant 339899 „EDIFICE“ unterstützt. Wir danken S. van de Velde für seine konstruktive Rezension.

Tatiana Savranskaia

Present address: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Telegrafenberg, 14473, Potsdam, Germany

Institut für Physik des Globus von Paris, CNRS, Universität Paris, 75005, Paris, Frankreich

Tatiana Savranskaia, Ramon Egli & Jean-Pierre Valet

Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG), 1190, Wien, Austria

Ramon He

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TS, RE und J.-PV konzipierten und planten die Experimente. TS und RE haben den Originalentwurf geschrieben. TS führte Probenvorbereitung und Experimente durch. RE entwarf das mathematische Modell und führte numerische Berechnungen durch. J.-PV betreute das Projekt. Alle Autoren haben das Manuskript kritisch überarbeitet, erklären sich damit einverstanden, die volle Verantwortung für die Gewährleistung der Integrität und Genauigkeit der Arbeit zu übernehmen und haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Tatiana Savranskaia oder Ramon Egli.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Savranskaia, T., Egli, R. & Valet, JP. Multiskalige Paranusseffekte in bioturbierten Sedimenten. Sci Rep 12, 11450 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14276-w

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Eingegangen: 3. April 2022

Angenommen: 03. Juni 2022

Veröffentlicht: 06. Juli 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-14276-w

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