На сайте elementy.ru порой можно встретить весьма интересные и достаточно серьезные заметки по научной тематике. К числу таких сообщений, сочетающих научную сдержанность и увлекательность относится онлайн-заметка Александра Маркова, посвященная результатам, описанным в свежей статье международной группы ученых «Сильное возмущение (нарушение) деканского вулканизма на границе мела-палеогена, возможно индуцировано импактным процессом». А. Марков детально разбирает аргументы авторов статьи, которые склонны объяснить возмущение деканского траппового магматизма импактным воздействием знаменитого Чиксулубского метеорита, столкнувшегося с Землей у полуострова Юкатан, и с которым многие исследователи связывают массовые вымирания на рубеже мела и палеогена.
Ниже мы приводим в некотором сокращении основное содержание этой интересной заметки, опубликованной 05.10.2015 на elementy.ru/novosti_nauki/.
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
Как уже было сказано выше, многие специалисты 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 падения 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. 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). 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). 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 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).
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. 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.
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. 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 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.
В заключение заметим, что речь в статье, по сути, идет о так называемом «тригерном» (спусковом) механизме воздействии импакта на магматизм. Такой механизм в большинстве публикаций привлекается для объяснения излияния магмы в относительной близости от импактного кратера. Прорыв расплава осуществляется при этом через ослабленные от метеоритного удара горные породы, системы образовавшихся трещин и пр. Авторы же рассматриваемой публикации допускают дистанционное влияние импакта на магматическую систему, находящуюся на другой стороне земного шара. Идея, конечно, интересная, но для своего подтверждения, несомненно, требует еще многочисленных дополнительных исследований.
Центр перспективного развития ВСЕГЕИ
Источник(и): http://elementy.ru/novosti_nauki/432586/Radioizotopnye_datirovki_podtverdili_svyaz_mezhdu_padeniem_Chiksulubskogo_meteorita_i_usileniem_trappovogo_vulkanizma
Paul R. Renne et al. «State shift in Deccan volcanism at the Cretaceous-Paleogene boundary, possibly induced by impact» // Science. 2015. V. 350. P. 76–78.
