Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»


ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке



Библиотека

 
Ф. Вильчек
«Красота физики». Глава из книги


К. Каренина, А. Гилёв
Зачем степи артезианы?


Н. Резник
Густой волос и низкий голос


Дж. Бэрроу
«История науки в знаменитых изображениях». Глава из книги


М. Борисов
Хеопс на подошве Имхотепа и сад камней


С. Дробышевский
«Европейский папуас», или «Человек мира»: мужчина с Маркиной горы


М. Москалева
Студенты МГУ против лженауки


Ж. Резникова
И даман поманил за собой


В. Сурдин
Поиски новых планет


С. Горбунов
Сeratotherium simum cottoni. Последний из могикан







Главная / Новости науки версия для печати

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


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 высокоточного 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 биоразнообразия 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) уже 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 вымираниям, 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 одной 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 динамику 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 (подгруппа 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 поверхностного 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 объемов 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 вершине 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, Loÿc 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


Комментарии (28)



Последние новости: ПалеонтологияАлександр Марков

24.05
Клещи ездили на насекомых уже 320 миллионов лет назад
23.05
В Китае найдены древнейшие многоклеточные водоросли
16.05
Уровень полученного образования отчасти зависит от генов
10.05
ГМО будут совершенствоваться при помощи искусственной эволюции
4.05
Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова
28.04
Малыши гигантских динозавров росли очень быстро
25.04
Расшифрованы генетические основы быстрых эволюционных изменений размера клюва у дарвиновых вьюрков
18.04
Ученые выяснили, почему бактериофагам трудно бороться с иммунной системой бактерий
12.04
Рибоза и другие сахара могут синтезироваться в частицах межзвездного льда под действием ультрафиолетового излучения
5.04
Хоббиты с острова Флорес оказались вчетверо старше


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия