Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.995 RSS
←   Октябрь 2015   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.995 подписчиков
-1 за неделю
←   Все выпуски   →

Радиоизотопные датировки подтвердили связь между падением Чиксулубского метеорита и усилением траппового вулканизма


Подпишитесь на "Элементы" в соцсетях!NEW

3-7 обновлений в день: новости, задачи, актуальные события, научно-популярные статьи, книжный клуб, ответы на детские вопросы.

"Элементы" ВКонтакте
"Элементы" в Фейсбуке
"Элементы" в Твиттере

Радиоизотопные датировки подтвердили связь между падением Чиксулубского метеорита и усилением траппового вулканизма

05.10.2015

Рис. 1. Деканские траппы

Рис. 1. Деканские траппы -- мощные лавовые отложения возрастом 65,5-66,5 млн лет, распространенные на обширных территориях в западной и центральной Индии. Фото с сайта geosociety.org

Большинство специалистов считают падение Чиксулубского метеорита у полуострова Юкатан главной причиной массового вымирания на рубеже мела и палеогена. Однако в то же самое время на противоположной стороне земного шара, в Индии, происходило другое катастрофическое событие: формирование деканских траппов. Этот эпизод траппового вулканизма начался за несколько сотен тысячелетий до метеорита и вымирания, поэтому его роль в экологической катастрофе неочевидна. Новые датировки деканских лав, выполненные при помощи высокот очного аргон-аргонового метода, наряду с другими данными, показали, что после падения метеорита характер траппового вулканизма радикально изменился. Извержения стали редкими, но гораздо более мощными, а средний темп излияния магмы увеличился примерно вдвое. Новые данные согласуются с гипотезой о том, что сейсмическое воздействие метеорита привело к усилению траппового вулканизма. Усилившийся вулканизм, в свою очередь, мог не только внести важный вклад в само массовое вымирание, но и задержать начало восстановления би разнообразия примерно на полмиллиона лет.

Спор о причинах великого вымирания на рубеже мела и палеогена продолжается уже много десятилетий. Предложенные гипотезы исчисляются сотнями, однако сколько-нибудь солидная доказательная база имеется лишь у немногих.

Гипотеза о связи вымирания с падением Чиксулубского метеорита (см. Chicxulub crater), предложенная Луисом Альваресом, поначалу была встречена многими палеонтологами в штыки (об этом подробно рассказано в книге К. Ю. Еськова <<История Земли и жизни на ней>>, глава 12). Однако по мере накопления новых данных гипотеза Альвареса выглядит всё более убедительной. В частности, уточненные датировки момента импакта в сочетании с детальным анализом последовательности событий в отдельных морских и наземных экосистемах показали, что ключевые кризисные биотические события хронологически довольно точно совпадают с падением метеорита. С другой стороны, есть основания полагать, что многие экосистемы к тому времени по тем или иным причинам (в том числе из-за периодических резких похолоданий) уж находились в ослабленном, уязвимом состоянии (P. R. Renne et al., 2013. Time Scales of Critical Events Around the Cretaceous-Paleogene Boundary). Тем не менее в том, что Чиксулубский метеорит сыграл роль <<спускового крючка>> экологической катастрофы, большинство специалистов сегодня уже не сомневается.

Дело осложняется тем, что в момент мел-палеогенового вымирания на планете происходило еще одно катастрофическое событие, которое тоже могло бы претендовать на роль главной причины кризиса. На территории нынешней Индии разворачивался очередной эпизод траппового магматизма -- формирование деканских траппов (рис. 1). О том, что такое трапповый магматизм и почему он может приводить к массовым в мираниям, рассказано в новости Связь массовых вымираний с вулканизмом получила новое подтверждение, <<Элементы>>, 19.09.2011.

Главный аргумент против ведущей роли траппового магматизма в мел-палеогеновом вымирании состоит в том, что излияние деканских лав началось примерно за полмиллиона лет до вымирания (и до падения метеорита).

Однако в последние годы детальное изучение деканских траппов и геофизическое моделирование дали результаты, позволяющие предположить, что между метеоритом, траппами и вымиранием все-таки была тесная связь. Трапповый вулканизм, действительно начавшийся задолго до Чиксулубского импакта по чисто земным, внутренним причинам (см. Мантийный плюм), мог резко усилиться в результате сейсмического воздействия метеорита. Известно, что землетрясение в одн й точке Земли может стимулировать вулканическую активность в другой. Энергии импакта было достаточно, чтобы вызвать извержения вулканов по всему миру и активировать уже имеющуюся <<горячую точку>> траппового вулканизма (M. A. Richards et al., 2015. Triggering of the largest Deccan eruptions by the Chicxulub impact).

В статье, опубликованной в свежем выпуске журнала Science, геологи из США и Индии приводят новые аргументы в пользу этой идеи. Авторам удалось с высокой точностью датировать образцы плагиоклазов из ряда последовательных слоев деканских лав при помощи аргон-аргонового метода (см.: Argon-argon dating). Возраст нескольких других слоев удалось определить ранее при помощи уран-свинцового датирования кристаллов циркона.

Авторы сопоставили полученные датировки с имеющимися оценками объема каждого слоя. Это позволило понять, как менялась со временем интенсивность извержений, то есть сколько кубических километров магмы в год извергалось на разных этапах формирования траппов. В итоге получилась следующая картина (рис. 2).

Рис. 2. Объем и возраст последовательных слоев деканских траппов

Рис. 2. Объем и возраст последовательных слоев деканских траппов. Слева -- стратиграфическая колонка. Стратиграфия деканских лав основана на их геохимических характеристиках. Вся толща (деканская группа) подразделяется на три подгруппы, соответствующие трем этапам траппового вулканизма. Самая древняя подгруппа -- Калсубай (Kalsubai), средняя -- Лонавала (Lonavala), самая молодая -- Вай (Wai). Подгруппы, в свою очередь, делятся на формации (Джохар, Такурвади и т. д.). Справа -- график, отражающий динами ку формирования деканских траппов. По горизонтальной оси -- возраст в млн лет назад, по вертикальной -- кумулятивный объем лавовых слоев в тысячах км3. Черными кружками показаны образцы, датированные аргон-аргоновым методом в обсуждаемой работе, белый кружок -- образец, датированный тем же методом ранее, красные треугольнички -- образцы, датированные ранее уран-свинцовым методом. Линия тренда отражает ускоряющийся темп извержения магмы: на начальных этапах траппового вулканизма (п дгруппа Калсубай) извергалось в среднем по 0,4 км3 магмы в год, на поздних этапах (Вай) -- по 0,9 км3. Тройная вертикальная линия у отметки 66,0 млн лет -- рубеж мела и палеогена, совпадающий с моментом падения Чиксулубского метеорита (KPB). Red Boles -- прослои красных железистых глин, образующиеся в результате выветривания и окисления магматических пород. Такие прослои свидетельствуют о длительных перерывах между извержениями. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Формирование деканских траппов началось почти за 500 000 лет до рубежа мела и палеогена. На первых этапах траппового вулканизма, соответствующих подгруппам Калсубай и Лонавала, на поверхность извергалось в среднем по 0,4 км3 магмы в год. Извержения были сравнительно небольшими, но следовали друг за другом почти без перерывов. О наличии или отсутствии длительных пауз между извержениями можно судить, во-первых, по количеству прослоев железистых глин, которые образуются в результате выветривания и окисления поверхно стного слоя застывшей магмы (Red Boles, рис. 2), во-вторых -- по изменчивости палеомагнитных характеристик лавовых слоев, в которых запечатлены происходившие в то время флуктуации магнитного поля Земли (см.: Geomagnetic secular variation).

Рубеж мела и палеогена, совпадающий с моментом падения Чиксулубского метеорита, скорее всего соответствует границе между подгруппами Лонавала и Вай. В это время характер вулканизма резко изменился. Скорость поступления магмы на поверхность увеличилась (70% всего объема деканских траппов приходится на подгруппу Вай), а немного позже, в верхней части формации Поладпер (Poladpur), извержения стали более прерывистыми и катастрофическими. Они теперь происходили реже, чем раньше, зато каждое из них сопровождалось излиянием огромных о бъемов магмы. Хорошо известно, что такой режим вулканической активности гораздо опаснее для биоты, поскольку приводит к единовременному выбросу в атмосферу больших количеств вулканических газов (см.: Связь массовых вымираний с вулканизмом получила новое подтверждение, <<Элементы>>, 19.09.2011). Трапповый вулканизм продолжался в таком режиме еще примерно полмиллиона лет после рубежа мела и палеогена.

Такая картина хорошо согласуется с гипотезой о том, что сейсмические волны, вызванные падением Чиксулубского метеорита у полуострова Юкатан, изменили характер траппового вулканизма на противоположной стороне земного шара. Авторы предполагают, что в основе этих изменений лежало слияние мелких магматических камер (см.: Magma chamber) в более крупные. Такое изменение структуры магматических камер на ершине мантийного плюма как раз и должно было привести к тому, что эпоху частых, но небольших извержений сменила эпоха извержений редких, но грандиозных (крупной магматической камере требуется больше времени для <<перезарядки>>, зато и извержение получается более масштабным).

Эти предположения подтверждаются геохимическими данными. В ранних деканских лавах (подгруппы Калсубай и Лонавала) к мантийному веществу примешалась значительная доля вещества земной коры. Больше всего таких примесей в самом верхнем слое подгруппы Лонавала &mdsh; формации Буше (Bushe). Напротив, в лавах подгруппы Вай содержание вещества коры минимально. Это значит, что на поздних этапах траппового вулканизма магма встречала существенно меньше препятствий на своем пути к поверхности и меньше контактировала с породами коры. Это согласуется с предположением о разрушении перегородок между мантийными камерами в результате метеоритного сейсмического удара.

Таким образом, геологические данные подтверждают идею о том, что падение метеорита на территории нынешней Мексики могло изменить характер траппового вулканизма на территории нынешней Индии, причем изменить опасным для биоты образом. Это означает, что трапповый вулканизм все-таки мог внести существенный вклад в массовое вымирание. Кроме того, усиление вулканической активности, растянувшееся на полмиллиона лет, могло задержать восстановление биоты после кризиса.

Источник: Paul R. Renne, Courtney J. Sprain, Mark A. Richards, Stephen Self, Loy:c Vanderkluysen, Kanchan Pande. State shift in Deccan volcanism at the Cretaceous-Paleogene boundary, possibly induced by impact // Science. 2015. V. 350. P. 76-78.

См. также о трапповом вулканизме и его роли в массовых вымираниях:
1) Связь массовых вымираний с вулканизмом получила новое подтверждение, <<Элементы>>, 19.09.2011.
2) Доказана роль резкого закисления океана в массовом вымирании на рубеже пермского и триасового периодов, <<Элементы>>, 14.04.2015.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

02.10 Длина пестика у цветка Nerine humilis определяется сообществом насекомых-опылителей

Эволюционная связь насекомых-опылителей и цветковых растений широко известна. Однако не до конца ясно, <<подстраиваются>> ли растения под опылителей или же насекомые посещают наиболее удобные для них цветы. Южноафриканские ученые провели тщательное и разноплановое исследование, в котором не только показали, что морфология цветка Nerine humilis определяется структурой сообщества насекомых-опылителей, но и вскрыли механизм этой связи.

01.10 Способность к эмпатии зависит от чувствительности к боли

Уже давно известно, что сочувствие другому человеку, испытывающему боль, активирует в мозге те же области, которые отвечают за чувство нашей собственной боли. Поэтому давно существует гипотеза о том, что <<абстрактные>> ощущения (представления о чужой боли, на которых основана эмпатия) обеспечиваются теми же нейронными контурами, которые отвечают за <<истинные>> чувства (собственное ощущение боли). Ученым из Австрии и Швеции удалось показать, что это действительно так.

30.09 Зубная эмаль четвероногих появилась на чешуе древних рыб

Появление и формирование зубной эмали у наземных четвероногих оставались серьезным нерешенным вопросом сравнительной анатомии. Новые данные по геному примитивных панцирных щук и обобщенная информация о распределении эмали на чешуе, костях и зубах современных и ископаемых рыб позволили выяснить начальные этапы ее возникновения. Удалось доказать, что происхождение эмали связано с кожными чешуями древнейших лучепёрых рыб.

28.09 Мутирующее человечество: что мы узнали о своих мутациях за 15 лет геномной эры

За 15 лет, прошедших со времени первого чернового прочтения человеческого генома, наши знания о мутациях, то и дело возникающих в наших генах, многократно увеличились, а методы их изучения стали намного эффективнее и разнообразнее. В обзорной статье американских генетиков, опубликованной в журнале Science, подводятся итоги изучения мутационного процесса у Homo sapiens за первые полтора десятилетия <<геномной эры>>.
В избранное