Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Проблемы такого сценария в том, что он на самом деле не объясняет ни резкого начала, ни резкого конца ОАЕ. Замедленная циркуляция и низкое содержание кислорода на глубине океана могут объяснить в целом повышенное количество органического материала в осадочных породах мелового периода, однако для ОАЕ нужно что-то еще.
Один из вариантов — причиной является вулканизм и выброс в атмосферу углекислого газа, то есть тот же процесс, что породил сам меловой период. Но это должен быть масштабный кратковременный всплеск вулканической деятельности, наложенный на и без того высокий уровень извержений. Формирование КМП соответствует этому критерию.
Самое молодое из явлений ОАЕ мелового периода — которое, судя по химическим свойствам черных сланцев, было и самым интенсивным — произошло между 93 и 94 миллионами лет назад. Это соответствует времени формирования плато на дне Карибского моря, а также совпадает с одной из границ, которую геологи выделяют в меловом периоде — между сеноманским и туронским ярусами (названия даны по местам во Франции, где породы этого возраста были впервые подробно описаны). Эта граница отмечает массовое вымирание морских организмов[53], преимущественно донных и глубоко живущих, что заставляет предположить, что фактором гибели было низкое содержание кислорода в глубоководных областях океана.
Большая часть пород Карибской КМП все еще расположена на морском дне, и поэтому количество взятых в этой провинции проб невелико. Однако в некоторых местах, включая Гаити и Малые Антильские острова, излившиеся базальты стали сушей в результате тектонических процессов. Эти потоки дают самый точный и надежный возраст начального, самого мощного излияния, создававшего провинцию: от 93 до 94 миллионов лет назад. Есть сообщения о нескольких более поздних датах, включая данные о подводных породах, которые могут давать датировку до 87 миллионов лет; это заставляет предположить, что вулканизм длился целых шесть или семь миллионов лет. Однако поражает совпадение пика вулканизма в Карибской КМП с одним из ОАЕ: возможно, КМП стала спусковым крючком для изменений среды, которые ускорили отложение черных сланцев и вымирание организмов.
Существуют и другие косвенные доказательства связи Карибской КМП и ОАЕ. Некоторые показатели в осадочных породах говорят, что и без того высокая температура в тропической Атлантике ближе к началу ОАЕ повысилась еще на три, а, возможно, и на пять градусов Цельсия. Скорее всего, причиной был углекислый газ, выброшенный во время первых извержений в Карибской КМП. Кроме того, черные сланцы вблизи сеномано-туронской (С-Т) границы отличаются высокой концентрацией металлов, причиной чего, возможно, были излившиеся лавы.
Сочетание этих фактов убедило многих исследователей, что связь между вулканизмом на Карибском океаническом плато и сеномано-туронским океаническим бескислородным событием действительно существует. Однако все подтверждения оказывались косвенными: надежных доказательств не было. Но в 2008 году нашлась неопровержимая улика: Стивен Тарджон и Роберт Кризер из университета Альберты обнаружили неоспоримые факты, что на химический состав воды непосредственно на С-Т границе сильно повлияли серьезные подводные вулканические извержения. Однако единственный известный эпизод масштабных извержений того времени — это Карибская КМП.
Как часто случается в науке, открытие было отчасти случайным. Стивен Тарджон — геохимик, интересовавшийся, в частности, разработкой более эффективных способов датирования осадочных пород. Тарджон использует не популярные и описанные ранее в этой книге методы датирования, а применяет экзотическую (по крайней мере, экзотическую для не-геохимиков) схему определения возраста, основанную на радиоактивном распаде редкого металла рения до изотопа другого редкого металла — осмия. Богатые органикой породы около С-Т границы выглядели привлекательной целью: известно, что в них значительное содержание металлов, а если бы метод сработал, то ученые получили бы ценную информацию об абсолютном возрасте и, возможно, продолжительности ОАЕ. Поэтому Тарджон отправился в Италию, чтобы собрать материал в одном из классических мест расположения пород С-Т границы. Кроме того, он получил образцы богатых органикой отложений, охватывающих соответствующий временной диапазон, из керна, взятого у северо-восточного побережья Южной Америки. Эти две точки разнесены сегодня в пространстве более чем на 5500 километров, а на момент появления С-Т границы находились в разных океанах (рисунок 27).
Однако работа пошла не по плану. Использованный Тарджоном метод очень трудоемок, и когда он после месяцев кропотливой работы собрал все данные, оказалось, что из-за большого разброса в результатах точный возраст осадочных пород получить нельзя. Казалось, что от идеи придется отказаться. Однако Тарджон заметил, что образцы из богатых органикой интервалов с черными сланцами — как в итальянских породах, так и в осадочном керне — содержат куда больше осмия, чем можно было предположить. Наблюдение показалось ученому интересным, но он не понимал его смысла. Поэтому он отложил эти данные и занялся другой работой, хотя и не забывал о черных сланцах полностью: он продолжал размышлять о высоком содержании осмия и о том, как правильно истолковать сделанные измерения.
Примерно через полгода Тарджон в надежде получить хоть какую-то пользу от своего колоссального труда снова вытащил эти данные. Возможно, нашлось бы что-нибудь пригодное для короткого выступления на каком-нибудь научном семинаре. Он попытался исключить точки, которые казались ему аномалиями, но легче не стало. В отчаянии он решил перепроверить все свои образцы — на случай, если в первый раз произошла какая-то ошибка. Однако новые результаты совпадали с предыдущими: ошибок в его анализе не было, просто мать-природа возвела препятствия на пути к пониманию этих данных. Тогда у Тарджона появилась идея. Вместо того, чтобы использовать результаты для датирования образцов, он мог поступить наоборот. Возраст С-Т границы (93,5 миллиона лет) был уже хорошо известен, поэтому ученый мог вычислить, сколько осмия появилось в его образцах в результате радиоактивного распада за прошедшие 93,5 миллиона лет, и вычесть эту величину из измеренного им количества; разница позволила бы ему найти первоначальное соотношение изотопов в материале его образцов на момент осаждения. Поскольку почти весь осмий в отложениях берется из морской воды, то геохимик рассудил, что вычисленное таким образом соотношение будет близко к соотношению изотопов осмия в морской воде на момент ОАЕ.
Когда Тарджон провел такие расчеты, он немедленно понял, что натолкнулся на нечто важное. Он проводил измерения для образцов, соответствовавших интервалу черных сланцев, а также более
