Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Если бы только одна КМП совпадала с масштабным вымиранием, можно было бы подозревать простую случайность. Но когда за последние 250 миллионов лет имеется целых три примера, то крайне вероятно, что здесь есть связь, пусть даже косвенная. В чем она заключается? Сейчас в этой области ведется активная работа, но многие специалисты считают наиболее вероятной причиной парниковые газы, появившиеся вследствие вулканической деятельности, и последующее изменение температуры — как это, похоже, было в случае менее масштабной Карибской КМП. Судя по общему количеству излившейся лавы, извержения в трех крупных КМП высвободили огромное количество углекислого газа, но ключевой вопрос тут — насколько быстро это произошло. Если извержения длились несколько миллионов лет, то геохимический цикл углерода поддерживал бы примерный баланс углекислого газа в атмосфере, и температура менялась бы незначительно. Если же временные рамки извержений были сжаты, то последовали быстрые и сильные изменения температуры. Сочетание прямых и косвенных воздействий высоких температур и высокого содержания углекислого газа в атмосфере привело к повышению кислотности океана, что помешало жизни многих морских организмов.
Данные геологической летописи показывают, что не все парниковые газы, поступавшие в атмосферу во время формирования КМП, происходили непосредственно из вулканических лав. Например, есть сведения, что в случае Центрально-Атлантической магматической провинции дестабилизировались залежи гидрата метана, что добавило метана в атмосфере. Имеются также свидетельства, что выброс парниковых газов произошел при взаимодействии излитых сибирских базальтов и осадочных пород, в которые они проникали. Однако какими бы ни были точные механизмы событий, изотопы углерода в осадочных породах показывают, что одновременно с извержениями в каждой из этих КМП в систему океан-атмосфера добавлялись существенные объемы двуокиси углерода.
Деканские траппы формировались 65–66 миллионов лет, во времена мел-палеогеновой границы (окончания мелового периода). На индийском континенте поток за потоком изливались базальты: эти породы, толщина которых даже сегодня, несмотря на десятки миллионов лет эрозии, в некоторых местах превышает полтора километра, образуют впечатляющее плато в центральной Индии. Однако возможная связь этих излияний с массовым мел-палеогеновым вымиранием затенена теорией столкновения, описанной в главе 3. Нет никаких сомнений, что последствия того столкновения сыграли важную роль в вымирании видов. Однако возможно, что они не оказались бы такими серьезными при отсутствии извержений Деканской КМП. Данные датирования показывают, что эти извержения начались несколько раньше мел-палеогеновой границы (и удара астероида), и вполне вероятно, что они стали создавать опасности для жизни на планете еще до того, как был нанесен нокаутирующий удар. Вулканическая деятельность продолжалась и после падения астероида, что еще больше усугубило последствия столкновения.
Геологи исследовали горные породы для всех границ, отмечающих массовое вымирание, в поисках возможных ударов, однако единственным доказанным случаем является событие, которое привело к появлению кратера Чикшулуб на мел-палеогеновой границе. Это подкрепляет теорию, согласно которой в остальных случаях причиной вымирания могут быть изменения окружающей среды, вызванные излияниями в КМП. Вымирание в конце триасового периода 200 миллионов лет назад было не таким масштабным, как мел-палеогеновое вымирание, однако предполагается, что тогда исчезло более 50 % всех существовавших родов растений и животных. Это вымирание происходило практически одновременно с формированием CAMP, которое шло, по последним данным, примерно 600 000 лет. По оценкам, лавы CAMP, изливавшиеся, когда начал распадаться суперконтинент Пангея и стал образовываться Атлантический океан, когда-то покрывали площадь, примерно равную площади США, а значит, соответствующие выбросы двуокиси углерода были огромными. Сегодня лавы CAMP можно обнаружить на окраинах Северной и Южной Америки, Европы и Африки.
Однако самое масштабное вымирание произошло 251 миллион лет назад, на границе между триасовым и пермским периодами. По оценкам, оно уничтожило примерно 90 % жизни в океанах и минимум 70 % обитателей суши. Пострадали все: рептилии, амфибии, растения, насекомые, рыба, планктон и моллюски. Для восстановления жизни на земле потребовалось много времени, а отголоски этой истории вымирания и выживания слышны и сегодня, спустя четверть миллиарда лет. Его окрестили «матерью всех вымираний», и по времени оно совпадает с излиянием сибирских траппов — одной из самых крупных магматических провинций в геологической летописи.
Радиометрическое датирование показывает, что массовые извержения вулканов Сибирской КМП достигали пика в течение примерно миллиона лет, начавшись незадолго до основных пермско-триасовых вымираний. Сибирская КМП необычна: в дополнение к излившимся базальтам, которые обычно свойственны для таких провинций, для нее характерен взрывной вулканизм. Некоторые исследователи предположили, что выброшенные этими извержениями пыль и аэрозоли могли заблокировать солнечный свет, снизить температуру на всей планете и сыграть определенную роль в этих вымираниях. Эту идею подкрепляет наблюдение, что единичные взрывные извержения недавнего прошлого порождали большое количество аэрозольных частиц на значительных высотах, что приводило к небольшому, но измеримому понижению глобальной температуры. Однако большинство ученых сомневаются, что такое похолодание (пусть даже в результате длительного взрывного вулканизма) имело достаточные мощность и продолжительность, чтобы оказаться причиной пермско-триасового вымирания. К тому же огромные объемы диоксида углерода, выброшенного в этих извержениях, должны были оказать противоположный и долговременный эффект повышения температуры.
Поиск информации о том, как сибирские извержения могли спровоцировать столь массовые вымирания, привел Ли Кампа и Майкла Артура из Университета штата Пенсильвания и их коллегу Алекса Павлова из Университета Колорадо к интересной идее. Они начали с предположения, что сибирская вулканическая деятельность быстро высвободила огромное количество углекислого газа, что повысило температуру на Земле. По мере нагревания океанов они могли удерживать все меньше кислорода (как и большинство газов, кислород лучше растворяется в холодной воде, чем в теплой), а обычное окисление тонущего органического материала поддерживало очень низкий уровень кислорода в океанских глубинах. Камп с коллегами обратили внимание, что некоторые осадочные породы на границе перми и триаса содержат те же биомаркеры зеленых серобактерий, которые обнаружены в богатых органикой отложениях ОАЕ мелового периода, а это указывает, что как минимум в части океана имелся сероводород. Участков морского дна старше 200 миллионов лет не сохранилось; поэтому невозможно сделать керн и добраться в океанических отложениях до пермско-триасовой границы, чтобы узнать, имелись ли и тогда интервалы глобальной аноксии, похожие на аналогичные интервалы мелового периода. Но на суше обнажены некоторые осадочные породы возрастом примерно 251 миллион лет (время пермско-триасовой границы), и в них есть слои черных сланцев. Имея надежные доказательства наличия сероводорода и признаки того, что как минимум
