21.09.11
Крупнейшее массовое вымирание в истории Земли произошло около
250 млн лет назад, на рубеже пермского и триасового периодов. Примерно
тогда же началось образование сибирских траппов — грандиозной толщи
магматических пород объемом в несколько миллионов кубических километров.
Предположение о связи между двумя событиями не подтверждалось
имеющимися моделями, из которых следовало, что объем вулканических
газов, выделившихся из магмы, был недостаточен для глобальной
экологической катастрофы. Российские геологи показали, что мантийный
«плюм» (восходящий поток), ответственный за образование сибирских
траппов, содержал в себе значительную примесь переработанных плотных
пород океанической коры. Из расчетов, проведенных с учетом этого факта,
следует, что выброс CO2 и HCl в самом начале формирования
сибирской трапповой провинции был в несколько раз масштабнее, чем
считалось до сих пор, и вполне мог вызвать массовое вымирание.
Все извержения вулканов, свидетелем которых было человечество за свою недолгую историю, — сущий пустяк по сравнению с тем, на что в действительности способна эта планета. Самое грандиозное проявление земного вулканизма — это образование трапповых провинций (см. Траппы) — колоссальных толщ застывшей лавы и туфов, покрывающих сотни тысяч квадратных километров в нескольких регионах мира.
Одной из крупнейших трапповых провинций являются сибирские траппы, общий объем которых оценивают в несколько миллионов кубических километров вулканических пород (эффузивных — изверженных на поверхность и интрузивных — застывших в толще земной коры, см.: Магматические горные породы).
Сибирская трапповая провинция начала формироваться немногим более 250 млн лет назад, что довольно точно совпадает с рубежом палеозойской и мезозойской эр, когда произошло самое крупное за всю земную историю массовое вымирание (см.: Массовое пермское вымирание). Неудивительно, что многие геологи и палеонтологи давно предполагали существование причинной связи между этими событиями. Однако до сих пор данная гипотеза сталкивалась с несколькими серьезными трудностями.
Трапповый магматизм должен сопровождаться выбросом в атмосферу большого количества вулканических газов, таких как CO2, SO2 и HCl. Это в принципе может радикально повлиять на климат и круговорот углерода и привести к глобальной экологической катастрофе — весь вопрос только в масштабе и скорости выброса газов.
Прежние расчеты основывались на известных объемах выделения газов из изверженных магматических пород и известном объеме сибирских траппов.
Учитывая, что формирование траппов происходило не мгновенно, а на протяжении довольно длительного времени (свыше миллиона лет), получалось, что среднегодовой объем выбросов CO2 и других газов был сопоставим с тем, который наблюдается в наши дни в результате деятельности человека. Этого недостаточно, чтобы спровоцировать катастрофу, подобную великому пермотриасовому вымиранию.
У прежних моделей были и другие изъяны. Причиной траппового магматизма считаются грандиозные восходящие потоки перегретого мантийного вещества — так называемые мантийные плюмы (см. Mantle plume). По мере подъема мантийное вещество разогревается и расширяется, что ведет к снижению его плотности. Расчеты показывали, что давление плюма на литосферу должно приводить к подъему земной коры. Это должно происходить еще до начала главной фазы траппового магматизма, то есть раньше, чем расплавленная магма начнет прорываться в земную кору и на ее поверхность. В случае сибирской трапповой провинции должен был образоваться грандиозный бугор высотой около 2 км, однако никаких геологических свидетельств такого подъема обнаружено не было.
Эти противоречия удалось разрешить геологам Степану и Александру Соболевым и их коллегам из различных институтов России, Германии и Франции, чья статья опубликована в последнем выпуске журнала Nature. На основе детального химического анализа образцов сибирских базальтов авторы пришли к выводу, что в магме, из которой образовались сибирские траппы, имелась значительная (10–20-процентная) примесь переработанных пород океанической коры. Как известно, океаническая кора погружается в мантию в зонах субдукции, приуроченных к глубоководным желобам.
Океаническая кора отличается от типичных пород мантии по своему составу и плотности. Она тяжелее и содержит больше летучих веществ, способных высвобождаться при нагревании. Поэтому факт наличия такой примеси требует пересмотра имеющихся моделей формирования сибирской трапповой провинции.
Модель, разработанная авторами на основе новых данных, показывает, что никакого поднятия земной поверхности не должно было быть, потому что вершина мантийного плюма из-за примеси пород океанической коры имела более высокую плотность, чем считалось до сих пор, и механизм ее взаимодействия с литосферой был иным. Плюм не приподнимал литосферу, подобно чудовищному пузырю, а постепенно «проедал» ее снизу путем эрозии, которая происходила в зоне контакта расплавленного вещества вершины плюма с твердыми породами верхней мантии (которые составляют нижнюю часть литосферы). В результате всего за несколько сотен тысячелетий плюм «проел» себе путь до нижних слоев земной коры, располагавшихся на глубине около 50 км.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
через 0,5 млн лет вершина плюма за счет эрозии (видны погружающиеся в
недра обломки литосферы) проложила себе путь сквозь верхнюю мантию к
земной коре. Это соответствует началу основной фазы траппового
магматизма. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature