stringtranslate.com

Граница мела и палеогена

Бесплодные земли возле Драмхеллера , Альберта, Канада, где ледниковая и послеледниковая эрозия обнажила границу K–Pg вместе со многими другими отложениями (точная граница представляет собой тонкую, неочевидную линию).
Сложный мел-палеогеновый слой глины (серый) в туннелях Гёлеммергроув недалеко от Гёлхема , Нидерланды. Палец находится на фактической границе K–Pg.

Граница мелового и палеогенового периода ( K –Pg ) , ранее известная как граница мелового и третичного периодов ( K–T ) , [a] представляет собой геологический признак , обычно тонкую полосу породы, содержащую гораздо больше иридия , чем другие полосы. Граница K–Pg отмечает конец мелового периода, последнего периода мезозойской эры , и отмечает начало палеогенового периода , первого периода кайнозойской эры . Его возраст обычно оценивается в 66 миллионов лет [2] , а радиометрическое датирование дает более точный возраст - 66,043 ± 0,011 млн лет назад. [3]

Граница K-Pg связана с мел-палеогеновым вымиранием , массовым вымиранием , которое уничтожило большинство мезозойских видов в мире, включая всех динозавров , за исключением птиц . [4]

Существуют убедительные доказательства того, что вымирание совпало с падением крупного метеорита в кратер Чиксулуб , и общепринятая научная теория состоит в том, что это воздействие спровоцировало вымирание.

Слово «Мел» происходит от латинского «creta» (мел). Это сокращение K (как «граница K – Pg») в честь немецкого перевода «Kreide» (мел). [5]

Предлагаемые причины

Кратер Чиксулуб

Луис (слева) и его сын Вальтер Альварес (справа) на границе КТ в Губбио , Италия, 1981 год.

В 1980 году группа исследователей под руководством лауреата Нобелевской премии по физике Луиса Альвареса , его сына, геолога Уолтера Альвареса и химиков Фрэнка Асаро и Хелен Вон Мишель обнаружила, что осадочные слои, обнаруженные по всему миру на границе мела и палеогена, содержат концентрацию иридия в сотни раз больше обычного. Они предположили, что этот слой был свидетельством ударного события, которое вызвало изменение климата во всем мире и вызвало мел-палеогеновое вымирание , массовое вымирание , в результате которого 75% видов растений и животных на Земле внезапно вымерли, включая всех нептичьих динозавров . [8]

Когда это было первоначально предложено, одна из проблем с « гипотезой Альвареса » (как ее стали называть) заключалась в том, что ни один задокументированный кратер не соответствовал этому событию. Это не было смертельным ударом по теории; Хотя кратер, образовавшийся в результате удара, должен был иметь диаметр более 250 км (160 миль), геологические процессы Земли со временем скрывают или разрушают кратеры. [9]

Кратер Чиксулуб — ударный кратер , погребенный под полуостровом Юкатан в Мексике . [10] Его центр расположен недалеко от города Чиксулуб , в честь которого и назван кратер. [11] Он был образован большим астероидом или кометой диаметром около 10–15 км (6,2–9,3 миль), [12] [13] ударником Чиксулуб , ударившимся о Землю. Дата удара точно совпадает с границей мела и палеогена (граница K–Pg), чуть более 66 миллионов лет назад. [7]

По оценкам, кратер имеет диаметр более 150 км (93 миль) [10] и глубину 20 км (12 миль) и находится глубоко в континентальной коре региона глубиной около 10–30 км (6,2–18,6 миль). Это делает эту особенность второй из крупнейших подтвержденных ударных структур на Земле и единственной, чье пиковое кольцо не повреждено и напрямую доступно для научных исследований. [14]

Кратер был обнаружен Антонио Камарго и Гленом Пенфилдом, геофизиками , которые искали нефть на Юкатане в конце 1970-х годов. Первоначально Пенфилду не удалось получить доказательства того, что геологический объект представлял собой кратер, и он отказался от поисков. Позже, благодаря контакту с Аланом Хильдебрандом в 1990 году, Пенфилд получил образцы, которые позволили предположить, что это был ударный элемент. Доказательства ударного происхождения кратера включают потрясенный кварц , [15] гравитационную аномалию и тектиты в прилегающих районах.

В 2016 году в рамках проекта научного бурения было пробурено глубокое кольцо пика ударного кратера, находящееся на сотни метров ниже нынешнего морского дна, чтобы получить образцы керна горной породы самого удара. Эти открытия были широко восприняты как подтверждение существующих теорий, связанных как с воздействием кратера, так и с его последствиями.

Форма и расположение кратера указывают на другие причины разрушений, помимо облака пыли. Астероид приземлился прямо на побережье и вызвал бы гигантские цунами , доказательства чему были найдены по всему побережью Карибского моря и на востоке Соединенных Штатов — морской песок в местах, которые тогда находились внутри страны, а также растительный мусор и земные камни в морских отложениях. датировано временем удара. [16] [17]

Астероид приземлился в слое ангидрита ( CaSO
4) или гипс (CaSO 4 ·2(H 2 O)), которые выделяли бы большие количества триоксида серы SO
3который в сочетании с водой образует аэрозоль серной кислоты . Это еще больше уменьшило бы количество солнечного света, достигающего поверхности Земли, а затем в течение нескольких дней выпало бы по всей планете в виде кислотных дождей , убивая растительность, планктон и организмы, которые строят раковины из карбоната кальция ( кокколитофориды и моллюски ). [18] [19]

Деканские ловушки

До 2000 года аргументы о том, что базальтовые наводнения Деканских траппов вызвали вымирание, обычно были связаны с мнением о том, что вымирание было постепенным, поскольку считалось, что базальтовые наводнения начались около 68 млн лет назад и длились более 2 миллионов лет. Однако есть свидетельства того, что две трети Деканских ловушек были созданы в течение 1 миллиона лет, около 65,5 млн лет назад, поэтому эти извержения могли вызвать довольно быстрое вымирание, возможно, на период в тысячи лет, но все же более длительный период, чем тот, который мог бы произойти. ожидается от одного ударного события. [20] [21]

Деканские ловушки могли вызвать вымирание по нескольким механизмам, включая выброс пыли и серных аэрозолей в воздух, которые могли блокировать солнечный свет и тем самым снижать фотосинтез у растений. Кроме того, вулканизм Декканской ловушки мог привести к выбросам углекислого газа, что усилило бы парниковый эффект , когда пыль и аэрозоли очистились бы от атмосферы. [21]

В те годы, когда теория деканских ловушек была связана с более медленным вымиранием, Луис Альварес (умерший в 1988 году) ответил, что палеонтологи были введены в заблуждение скудными данными . Хотя его утверждение поначалу не было хорошо принято, более поздние интенсивные полевые исследования ископаемых пластов придали вес его утверждению. В конце концов, большинство палеонтологов начали принимать идею о том, что массовые вымирания в конце мелового периода были в значительной степени или, по крайней мере, частично вызваны массивным столкновением с Землей. Однако даже Уолтер Альварес признал, что еще до удара на Земле произошли другие серьезные изменения, такие как падение уровня моря и массивные извержения вулканов, которые образовали ловушки Индийского Декана, и они, возможно, способствовали вымиранию. [22]

Событие с множественным воздействием

Несколько других кратеров, по-видимому, также образовались примерно во время границы K-Pg. Это предполагает возможность почти одновременных множественных столкновений, возможно, от фрагментированного астероидного объекта, аналогичного столкновению кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером . Среди них кратер Болтыш , ударный кратер диаметром 24 км (15 миль) на Украине (65,17 ± 0,64 млн лет назад); и кратер Сильверпит , ударный кратер диаметром 20 км (12 миль) в Северном море (60–65 млн лет назад). Любые другие кратеры, которые могли образоваться в океане Тетис , были бы скрыты эрозией и тектоническими событиями, такими как неустанный дрейф Африки и Индии на север. [23] [24] [25]

Очень большая структура на морском дне у западного побережья Индии была интерпретирована в 2006 году тремя исследователями как кратер. [26] Потенциальный кратер Шива диаметром 450–600 км (280–370 миль) значительно превосходит Чиксулуб по размеру и, по оценкам, составляет около 66 млн лет назад, что соответствует возрасту границы K-Pg. Удар на этом месте мог стать пусковым событием для близлежащих ловушек Декана. [27] Однако эта особенность еще не была принята геологическим сообществом как ударный кратер и может быть просто провалом воронки, вызванным отводом соли. [25]

Маастрихтская морская регрессия

Существуют явные доказательства того, что уровень моря упал на заключительной стадии мелового периода больше, чем в любой другой период мезозойской эры. В некоторых слоях пород маастрихтского яруса из разных частей света поздние являются наземными; более ранние представляют береговую линию, а самые ранние представляют морское дно. Эти слои не показывают наклона и искажений, связанных с горообразованием ; поэтому наиболее вероятным объяснением является регрессия , то есть накопление отложений, но не обязательно падение уровня моря. Прямых доказательств причины регрессии не существует, но объяснение, которое в настоящее время принято как наиболее вероятное, состоит в том, что срединно- океанические хребты стали менее активными и, следовательно, опустились под собственным весом в виде отложений из поднятых орогенных поясов, заполненных структурными бассейнами. [28] [29]

Серьезная регрессия привела бы к значительному сокращению площади континентального шельфа , которая является наиболее богатой видами частью моря, и, следовательно, могла бы быть достаточной, чтобы вызвать массовое вымирание морских обитателей . Однако исследования приходят к выводу, что этого изменения было бы недостаточно, чтобы вызвать наблюдаемый уровень вымирания аммонитов . Регрессия также вызвала бы изменения климата, частично за счет нарушения ветров и океанских течений, а частично за счет уменьшения альбедо Земли и, следовательно, повышения глобальной температуры. [30]

Морская регрессия также привела к сокращению площади эпирических морей , таких как Западный внутренний морской путь Северной Америки. Сокращение этих морей сильно изменило среду обитания, удалив прибрежные равнины , которые десять миллионов лет назад были местом обитания разнообразных сообществ, таких как обнаруженные в скалах формации Парка Динозавров . Другим последствием стало расширение пресноводной среды, поскольку теперь континентальному стоку приходилось преодолевать большие расстояния, прежде чем он достигнет океанов. Хотя это изменение было благоприятно для пресноводных позвоночных , пострадали те, кто предпочитает морскую среду, например акулы . [31]

Гипотеза сверхновой

Другой дискредитированной причиной вымирания K – Pg является космическое излучение от близлежащего взрыва сверхновой . Иридиевая аномалия на границе согласуется с этой гипотезой. Однако анализ осадков пограничного слоя не выявил244
Pu , [32] побочный продукт сверхновой [ необходимы разъяснения ] , который является самым долгоживущим изотопом плутония с периодом полураспада 81 миллион лет.

Вернешот

Попытка связать вулканизм (например, Деканские ловушки) и причинно повлиять на события в другом направлении по сравнению с предполагаемым кратером Шивы представляет собой так называемую гипотезу Вернешота (названную в честь Жюля Верна ), которая предполагает, что вулканизм мог стать настолько интенсивным, что «выстрелить» материал по баллистической траектории в космос, прежде чем он упадет в виде ударного элемента. Из-за впечатляющего характера предложенного механизма научное сообщество в значительной степени скептически отреагировало на эту гипотезу.

Множественные причины

Вполне возможно, что более чем одна из этих гипотез может быть частичным разгадкой тайны и что могло произойти более чем одно из этих событий. И Деканские ловушки, и воздействие Чиксулуба, возможно, сыграли важную роль. Например, самые последние датировки Деканских ловушек подтверждают идею о том, что быстрые темпы извержений в Деканских ловушках могли быть вызваны большими сейсмическими волнами, излучаемыми в результате удара. [33] [34]

Смотрите также

Ссылки и примечания

Заметки с пояснениями

  1. ^ Частью этого прежнего обозначения является термин « Третичный период » (сокращенно T ), который в настоящее время не приветствуется Международной комиссией по стратиграфии как формальная геохронологическая единица . [1]

Рекомендации

  1. ^ Градштейн, Феликс М.; Огг, Джеймс Г.; Смит, Алан Г., ред. (2004). Геологическая временная шкала 2004 года . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-78142-8.
  2. ^ «Международная хроностратиграфическая карта» (PDF) . Международная комиссия по стратиграфии. 2012. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2013 г. Проверено 18 декабря 2013 г.
  3. ^ Ренне; и другие. (2013). «Временные масштабы критических событий на границе мела и палеогена». Наука . 339 (6120): 684–7. Бибкод : 2013Sci...339..684R. дои : 10.1126/science.1230492. PMID  23393261. S2CID  6112274.
  4. ^ Форти, Р. (1999). Жизнь: естественная история первых четырех миллиардов лет жизни на Земле . Винтаж. стр. 238–260. ISBN 978-0-375-70261-7.
  5. ^ «Меловой период». 15 апреля 2014 г.
  6. ^ "PIA03379: Затененный рельеф с высотой как цвет, полуостров Юкатан, Мексика" . Миссия по радиолокационной топографии шаттла . НАСА . Проверено 28 октября 2010 г.
  7. ^ аб Ренне, PR; Дейно, Алабама; Хильген, Ф.Дж.; Койпер, К.Ф.; Марк, Д.Ф.; Митчелл, У.С.; Морган, Ле; Мундил, Р.; Смит, Дж. (2013). «Временные масштабы критических событий на границе мела и палеогена» (PDF) . Наука . 339 (6120): 684–687. Бибкод : 2013Sci...339..684R. дои : 10.1126/science.1230492. ISSN  0036-8075. PMID  23393261. S2CID  6112274.
  8. ^ Альварес, LW; Альварес, В.; Асаро, Ф.; Мишель, Х.В. (1980). «Внеземная причина мел-третичного вымирания». Наука . 208 (4448): 1095–1108. Бибкод : 1980Sci...208.1095A. CiteSeerX 10.1.1.126.8496 . дои : 10.1126/science.208.4448.1095. PMID  17783054. S2CID  16017767. 
  9. ^ Келлер Г., Адатте Т., Стиннесбек В., Реболледо-Виейра, Фукугаучи Ю., Крамар У., Штюбен Д. (2004). «Воздействие Чиксулуб предшествовало массовому вымиранию на границе КТ». ПНАС . 101 (11): 3753–3758. Бибкод : 2004PNAS..101.3753K. дои : 10.1073/pnas.0400396101 . ПМЦ 374316 . ПМИД  15004276. 
  10. ^ аб "Чиксулуб". База данных о воздействии на Землю . Центр планетарных и космических наук Университета Нью-Брансуика, Фредериктон . Проверено 30 декабря 2008 г.
  11. ^ Пенфилд, Глен. Интервью: Динозавры: Смерть динозавра . 1992, ПОЧЕМУ .
  12. ^ Шульте, П.; Алегрет, Л.; Аренильяс, И.; и другие. (2010). «Удар астероида Чиксулуб и массовое вымирание на границе мела и палеогена» (PDF) . Наука . 327 (5970): 1214–18. Бибкод : 2010Sci...327.1214S. дои : 10.1126/science.1177265. ISSN  0036-8075. PMID  20203042. S2CID  2659741. Архивировано из оригинала (PDF) 9 декабря 2011 года . Проверено 9 декабря 2016 г.
  13. ↑ Амос, Джонатан (15 мая 2017 г.). «Астероид-динозавр попал в «худшее место»» . Новости BBC .
  14. ↑ Сен-Флер, Николас (17 ноября 2016 г.). «Бурение кратера Чиксулуб, эпицентра вымирания динозавров». Нью-Йорк Таймс . Проверено 4 ноября 2017 г.
  15. ^ Беккер, Луанн (2002). «Повторяющиеся удары» (PDF) . Научный американец . 286 (3): 76–83. Бибкод : 2002SciAm.286c..76B. doi : 10.1038/scientificamerican0302-76. ПМИД  11857903 . Проверено 28 января 2016 г.
  16. ^ Смит, Дж.; Роуп, ТБ; Альварес, В.; Монтанари, А.; Клейс, П.; Грахалес-Нишимура, Дж. М.; Бермудес, Дж. (1996). «Крупнозернистый обломочный песчаник на границе K/T вокруг Мексиканского залива: отложения волнами цунами, вызванными ударом Чиксулуб?» (PDF) . Специальные статьи Геологического общества Америки . 307 : 151–182 . Проверено 19 августа 2021 г.
  17. ^ Шульте, Питер; Смит, Ян; Дойч, Александр; Салге, Тобиас; Фризе, Андреа; Бейчел, Килиан (апрель 2012 г.). «Отложения обратного потока цунами с ударными выбросами Чиксулуб и останками динозавров с границы мела и палеогена в бассейне Ла-Попа, Мексика: отложения мел-палеогеновых событий, бассейн Ла-Попа, Мексика». Седиментология . 59 (3): 737–765. дои : 10.1111/j.1365-3091.2011.01274.x. S2CID  131038473.
  18. ^ Астероид, убивший динозавров, вызвал смертельный кислотный дождь, Livescience, 9 марта 2014 г.
  19. ^ Оно, Сосуке; Кадоно, Тошихико; Куросава, Косуке; Хамура, Тайга; Сакаия, Тацухиро; Сигэмори, Кейсуке; Хиронака, Ёитиро; Сано, Такаёси; Ватари, Такеши; Отани, Кадзуто; Мацуи, Такафуми ; Сугита, Сейджи (апрель 2014 г.). «Производство паров, богатых сульфатами, во время воздействия Чиксулуб и последствия для закисления океана». Природа Геонауки . 7 (4): 279–282. Бибкод : 2014NatGe...7..279O. дои : 10.1038/ngeo2095.
  20. ^ Хофман С., Феро Г., Куртильо В. (2000). «Датирование 40Ar/39Ar отдельных минералов и целых пород из груды лавы Западных Гат: дополнительные ограничения на продолжительность и возраст ловушек Декана». Письма о Земле и планетологии . 180 (1–2): 13–27. Бибкод : 2000E&PSL.180...13H. doi : 10.1016/S0012-821X(00)00159-X.
  21. ^ аб Дункан, РА; Пайл, Д.Г. (1988). «Быстрое извержение базальтов Декана на границе мелового и третичного периодов». Природа . 333 (6176): 841–843. Бибкод : 1988Natur.333..841D. дои : 10.1038/333841a0. S2CID  4351454.
  22. ^ Альварес, W (1997). Ти-рекс и Кратер Судьбы . Издательство Принстонского университета. стр. 130–146. ISBN 978-0-691-01630-6.
  23. ^ Маллен, Л. (13 октября 2004 г.). «Дискуссия о вымирании динозавров». Журнал «Астробиология» . Архивировано из оригинала 3 июня 2011 г. Проверено 11 июля 2007 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  24. ↑ Маллен, Л. (20 октября 2004 г.). «Множественное воздействие». Журнал «Астробиология» . Архивировано из оригинала 9 июля 2008 г. Проверено 11 июля 2007 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  25. ^ Аб Маллен, Л. (3 ноября 2004 г.). «Шива: Еще один удар КТ?». Журнал «Астробиология» . Архивировано из оригинала 4 августа 2011 г. Проверено 11 июля 2007 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  26. ^ Чаттерджи, С; Гювен, Н; Ёсинобу А. и Донофрио Р. (2006). «Структура Шива: возможный ударный кратер на границе K – Pg на западном шельфе Индии» (PDF) . Специальные публикации Музея Техасского технологического университета (50) . Проверено 15 июня 2007 г.
  27. ^ Чаттерджи, С; Гювен, Н; Ёсинобу А. и Донофрио Р. (2003). «Кратер Шива: последствия деканского вулканизма, рифта между Индией и Сейшельскими островами, вымирания динозавров и захвата нефти на границе КТ». Геологическое общество Америки Рефераты с программами . 35 (6): 168. Архивировано из оригинала 12 октября 2008 г. Проверено 2 августа 2007 г.
  28. ^ Маклауд, Н.; Роусон, ПФ; и другие. (1997). «Мел-третичный биотический переход» . Журнал Геологического общества . 154 (2): 265–292. Бибкод : 1997JGSoc.154..265M. дои : 10.1144/gsjgs.154.2.0265. ISSN  0016-7649. S2CID  129654916.
  29. ^ Лянцюань, Ли; Келлер, Герта (1998). «Резкое глубоководное потепление в конце мелового периода». Геология . 26 (11): 995–8. Бибкод : 1998Geo....26..995L. doi :10.1130/0091-7613(1998)026<0995:ADSWAT>2.3.CO;2.
  30. ^ Маршалл, ЧР; Уорд, ПД (1996). «Внезапное и постепенное вымирание моллюсков в последнем меловом периоде западноевропейского Тетиса». Наука . 274 (5291): 1360–1363. Бибкод : 1996Sci...274.1360M. дои : 10.1126/science.274.5291.1360. PMID  8910273. S2CID  1837900.
  31. ^ Арчибальд, Дж. Дэвид; Фастовский, Дэвид Э. (2004). «Вымирание динозавров». В Вейшампеле, Дэвид Б.; Додсон, Питер; Осмольска, Гальшка (ред.). Динозаврия (2-е изд.). Беркли: Издательство Калифорнийского университета. стр. 672–684. ISBN 978-0-520-24209-8.
  32. ^ Эллис, Дж; Шрамм, Д.Н. (1995). «Мог ли взрыв сверхновой вызвать массовое вымирание?». Труды Национальной академии наук . 92 (1): 235–238. arXiv : hep-ph/9303206 . Бибкод : 1995PNAS...92..235E. дои : 10.1073/pnas.92.1.235 . ПМК 42852 . ПМИД  11607506. 
  33. ^ Ричардс, Марк А.; Альварес, Уолтер; Селф, Стивен; Карлстрем, Лейф; Ренне, Пол Р.; Манга, Майкл; Растяжение, Кортни Дж.; Смит, Ян; Вандерклюйсен, Лоик; Гибсон, Салли А. (ноябрь 2015 г.). «Вызов крупнейших извержений Декана в результате удара Чиксулуб». Бюллетень Геологического общества Америки . 127 (11–12): 1507–1520. Бибкод : 2015GSAB..127.1507R. дои : 10.1130/B31167.1. S2CID  3463018.
  34. ^ Ренне, Пол Р.; Растяжение, Кортни Дж.; Ричардс, Марк А.; Селф, Стивен; Вандерклюйсен, Лоик; Панде, Канчан (2 октября 2015 г.). «Сдвиг состояния деканского вулканизма на границе мела и палеогена, возможно, вызванный ударом». Наука . 350 (6256): 76–78. Бибкод : 2015Sci...350...76R. doi : 10.1126/science.aac7549 . PMID  26430116. S2CID  30612906.

Внешние ссылки