stringtranslate.com

Граница мела и палеогена

Бесплодные земли около Драмхеллера , Альберта, Канада, где ледниковая и послеледниковая эрозия обнажила границу K–Pg вместе со многими другими отложениями (точная граница представляет собой тонкую линию, которая явно не видна).
Сложный мел-палеогеновый слой глины (серый) в туннелях Geulhemmergroeve около Geulhem , Нидерланды. Finger находится чуть ниже фактической границы K–Pg.

Граница мелового и палеогенового ( K–Pg ) периодов , ранее известная как граница мелового и третичного периодов ( K–T ) , [a] является геологической сигнатурой , обычно тонкой полосой породы, содержащей 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 . Ее возраст обычно оценивается в 66 миллионов лет, [2] с радиометрическим датированием, дающим более точный возраст 66,043 ± 0,043 млн лет. [3]

Граница K–Pg связана с вымиранием мелового и палеогенового периодов , массовым вымиранием , которое уничтожило большинство мезозойских видов мира, включая всех динозавров , за исключением птиц . [4]

Существуют веские доказательства того, что вымирание совпало с падением крупного метеорита в кратере Чиксулуб , и общепринятая научная теория заключается в том, что именно это столкновение спровоцировало вымирание.

Слово «меловой» происходит от латинского «creta» (мел). Оно сокращается до K (как в «граница K–Pg») для его немецкого перевода «Kreide» (мел). [5]

Предполагаемые причины

кратер Чиксулуб

Луис (слева) и его сын Вальтер Альварес (справа) на рубеже K-Pg в Губбио , Италия, 1981 г.

В 1980 году группа исследователей под руководством физика-лауреата Нобелевской премии Луиса Альвареса , его сына, геолога Уолтера Альвареса , и химиков Фрэнка Асаро и Хелен Вон Мишель обнаружили, что осадочные слои, обнаруженные по всему миру на границе мелового и палеогенового периодов, содержат концентрацию иридия в сотни раз больше нормы. Они предположили, что этот слой является свидетельством ударного события, которое вызвало всемирное нарушение климата и вызвало вымирание мелового и палеогенового периодов , массовое вымирание , в ходе которого внезапно вымерло 75% видов растений и животных на Земле, включая всех нептичьих динозавров . [ 8]

Когда она была первоначально предложена, одна из проблем с « гипотезой Альвареса » (как ее стали называть) заключалась в том, что ни один задокументированный кратер не соответствовал событию. Это не было смертельным ударом по теории; хотя кратер, образовавшийся в результате удара, был бы больше 250 км (160 миль) в диаметре, геологические процессы Земли скрывают или разрушают кратеры с течением времени. [9]

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

Кратер оценивается в более чем 150 км (93 мили) в диаметре [10] и 20 км (12 миль) в глубину, глубоко в континентальной коре региона глубиной около 10–30 км (6,2–18,6 мили). Это делает его вторым из крупнейших подтвержденных ударных образований на Земле и единственным, чье пиковое кольцо нетронуто и напрямую доступно для научных исследований. [14]

Кратер был обнаружен Антонио Камарго и Гленом Пенфилдом, геофизиками , которые искали нефть в Юкатане в конце 1970-х годов. Пенфилд изначально не смог получить доказательств того, что геологический объект был кратером, и отказался от своих поисков. Позже, благодаря контакту с Аланом Хильдебрандом в 1990 году, Пенфилд получил образцы, которые предполагали, что это был ударный объект. Доказательства ударного происхождения кратера включают в себя ударный кварц , [15] гравитационную аномалию и тектиты в окружающих районах.

В 2016 году в рамках научного проекта по бурению было проведено глубокое бурение в пиковом кольце ударного кратера, на сотни метров ниже нынешнего морского дна, чтобы получить образцы керна горной породы из самого удара. Открытия были широко восприняты как подтверждение современных теорий, связанных как с ударом кратера, так и с его последствиями.

Форма и расположение кратера указывают на другие причины разрушений в дополнение к пылевому облаку. Астероид приземлился прямо на побережье и мог вызвать гигантские цунами , доказательства чего были найдены по всему побережью Карибского моря и восточной части Соединенных Штатов — морской песок в местах, которые тогда были внутренними, а также растительный мусор и наземные породы в морских отложениях, датированных временем удара. [16] [17]

Астероид приземлился в слое ангидрида ( CaSO
4) или гипс (CaSO 4 ·2(H 2 O)), которые могли бы выбросить большое количество триоксида серы SO
3что в сочетании с водой образует сернокислотный аэрозоль . Это еще больше уменьшило бы количество солнечного света, достигающего поверхности Земли, а затем в течение нескольких дней выпало бы по всей планете в виде кислотного дождя , 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 трапповые извержения Деканских базальтов стали причиной вымирания, обычно были связаны с мнением о том, что вымирание было постепенным, поскольку считалось, что базальтовые извержения начались около 68 млн лет назад и продолжались более 2 млн лет. Однако есть доказательства того, что две трети трапповых извержений Деканских были созданы в течение 1 млн лет около 65,5 млн лет назад, поэтому эти извержения могли вызвать довольно быстрое вымирание, возможно, за период в тысячи лет, но все же более длительный, чем можно было бы ожидать от одного ударного события. [20] [21]

Траппы Декана могли вызвать вымирание посредством нескольких механизмов, включая выброс пыли и серных аэрозолей в воздух, которые могли блокировать солнечный свет и тем самым снижать фотосинтез в растениях. Кроме того, вулканизм траппов Декана мог привести к выбросам углекислого газа, что увеличило бы парниковый эффект , когда пыль и аэрозоли очистились бы от атмосферы. [21]

В те годы, когда теория траппов Декана была связана с более медленным вымиранием, Луис Альварес (умерший в 1988 году) ответил, что палеонтологов вводят в заблуждение скудные данные . Хотя его утверждение изначально не было хорошо воспринято, более поздние интенсивные полевые исследования ископаемых пластов придали вес его заявлению. 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 мощным ударом Земли. Однако даже Уолтер Альварес признал, что на Земле были и другие крупные изменения еще до удара, такие как падение уровня моря и мощные извержения вулканов, которые привели к образованию индийских траппов Декана, и они могли способствовать вымираниям. [22]

Многократное воздействие

Несколько других кратеров также, по-видимому, были образованы примерно во время границы K–Pg. Это предполагает возможность почти одновременных множественных ударов, возможно, от фрагментированного астероидного объекта, похожего на столкновение кометы Шумейкеров–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 , предполагаемый 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 неумолимое перемещение 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 превзойдет Чиксулуб по размеру и, по оценкам, имеет возраст около 66 млн лет, что соответствует границе K–Pg. Удар в этом месте мог стать инициирующим событием для близлежащих траппов Декана. [27] Однако эта особенность еще не принята геологическим сообществом как ударный кратер и может быть просто карстовой воронкой, вызванной оттоком соли. [25]

Маастрихтская морская регрессия

Существуют четкие доказательства того, что уровень моря упал на заключительном этапе мелового периода больше, чем когда-либо в мезозойскую эру. В некоторых слоях горных пород маастрихтского яруса из разных частей света более поздние являются наземными; более ранние представляют собой береговые линии, а самые ранние представляют собой морское дно. Эти слои не показывают наклона и искажения, связанные с горообразованием ; поэтому наиболее вероятным объяснением является регрессия , то есть наращивание осадка, но не обязательно падение уровня моря. Не существует прямых доказательств причины регрессии, но объяснение, которое в настоящее время принимается как наиболее вероятное, заключается в том, что срединно-океанические хребты стали менее активными и, следовательно, затонули под собственным весом, поскольку осадок из поднятых орогенных поясов заполнил структурные бассейны. [28] [29]

Серьёзная регрессия значительно сократила бы площадь континентального шельфа , который является наиболее богатой видами частью моря, и, следовательно, могла бы быть достаточной, чтобы вызвать массовое вымирание морских животных . Однако исследования приходят к выводу, что этого изменения было бы недостаточно, чтобы вызвать наблюдаемый уровень вымирания аммонитов . Регрессия также вызвала бы изменения климата, частично из-за нарушения ветров и океанических течений, а частично из-за снижения альбедо Земли и, следовательно, повышения глобальной температуры. [30]

Регрессия моря также привела к сокращению площади эпирических морей , таких как Западный внутренний морской путь Северной Америки. Сокращение этих морей значительно изменило среду обитания, убрав прибрежные равнины , которые десять миллионов лет назад были домом для разнообразных сообществ, таких как те, что обнаружены в породах формации Парк динозавров . Другим последствием стало расширение пресноводной среды, поскольку континентальный сток теперь должен был преодолевать большие расстояния, прежде чем достичь океанов. Хотя это изменение было благоприятным для пресноводных позвоночных , те, кто предпочитает морскую среду, такие как акулы , пострадали. [31]

Гипотеза сверхновой

Другая дискредитированная причина вымирания K–Pg — космическое излучение от взрыва сверхновой неподалеку . Аномалия иридия на границе согласуется с этой гипотезой. Однако анализ осадков пограничного слоя не обнаружил244
Pu , [32] побочный продукт сверхновой [ требуется разъяснение ], который является самым долгоживущим изотопом плутония с периодом полураспада 81 миллион лет.

Вернешот

Попытка связать вулканизм — например, траппы Декана — и импактные события в другом направлении по сравнению с предполагаемым кратером Шива — это так называемая гипотеза Вернешота (названная в честь Жюля Верна ), которая предполагает, что вулканизм мог стать настолько интенсивным, что «выстрелил» материалом по баллистической траектории в космос, прежде чем он упал как ударник. Из-за зрелищной природы этого предлагаемого механизма научное сообщество в значительной степени отреагировало со скептицизмом на эту гипотезу.

Множественные причины

Вполне возможно, что более чем одна из этих гипотез может быть частичным решением загадки, и что более чем одно из этих событий могло произойти. И Деканские траппы, и удар Чиксулуб могли быть важными факторами. Например, самая последняя датировка Деканских траппов подтверждает идею о том, что быстрые темпы извержения в Деканских траппах могли быть вызваны большими сейсмическими волнами, излучаемыми ударом. [33] [34]

Смотрите также

Ссылки и примечания

Пояснительные записки

  1. ^ Это прежнее обозначение имеет в качестве части термин « Третичный » (сокращенно Т ), который в настоящее время не одобряется Международной комиссией по стратиграфии в качестве формальной геохронологической единицы . [1]

Ссылки

  1. ^ Gradstein, Felix M.; Ogg, James G.; Smith, Alan G., ред. (2004). Геологическая шкала времени 2004. Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-78142-8.
  2. ^ "Международная хроностратиграфическая карта" (PDF) . Международная комиссия по стратиграфии. 2012. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-07-17 . Получено 2013-12-18 .
  3. ^ Ренне и др. (2013). «Временные шкалы критических событий вокруг границы мела и палеогена». Science . 339 (6120): 684–7. Bibcode :2013Sci...339..684R. doi :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 в качестве цвета, полуостров Юкатан, Мексика". Миссия Shuttle Radar Topography . NASA . Получено 28 октября 2010 г. .
  7. ^ ab Renne, PR; Deino, AL; Hilgen, FJ; Kuiper, KF; Mark, DF; Mitchell, WS; Morgan, LE; Mundil, R.; Smit, J. (2013). «Временные шкалы критических событий вокруг границы мела и палеогена» (PDF) . Science . 339 (6120): 684–687. Bibcode :2013Sci...339..684R. doi :10.1126/science.1230492. ISSN  0036-8075. PMID  23393261. S2CID  6112274.
  8. ^ Альварес, Л. В.; Альварес, В.; Асаро, Ф.; Мишель, Х. В. (1980). «Внеземная причина мелового–третичного вымирания». Science . 208 (4448): 1095–1108. Bibcode :1980Sci...208.1095A. CiteSeerX 10.1.1.126.8496 . doi :10.1126/science.208.4448.1095. PMID  17783054. S2CID  16017767. 
  9. ^ Келлер Г., Адатте Т., Стиннесбек В., Реболледо-Виейра, Фукугаучи ДЖ., Крамар У., Штюбен Д. (2004). «Удар Чиксулубом предшествует массовому вымиранию на границе КТ». PNAS . 101 (11): 3753–3758. Bibcode :2004PNAS..101.3753K. doi : 10.1073/pnas.0400396101 . PMC 374316 . PMID  15004276. 
  10. ^ ab "Chicxulub". База данных ударов по Земле . Центр планетарных и космических наук Университета Нью-Брансуика, Фредериктон . Получено 30 декабря 2008 г.
  11. ^ Пенфилд, Глен. Интервью: Динозавры: Смерть динозавра . 1992, ПОЧЕМУ .
  12. ^ Шульте, П.; Алегрет, Л.; Аренильяс, И.; и др. (2010). «Удар астероида Чиксулуб и массовое вымирание на границе мелового и палеогенового периодов» (PDF) . Science . 327 (5970): 1214–18. Bibcode :2010Sci...327.1214S. doi :10.1126/science.1177265. ISSN  0036-8075. PMID  20203042. S2CID  2659741. Архивировано из оригинала (PDF) 9 декабря 2011 г. . Получено 9 декабря 2016 г. .
  13. ↑ Амос, Джонатан (15 мая 2017 г.). «Астероид-динозавр врезался в «худшее из возможных мест». BBC News .
  14. ^ Сент-Флер, Николас (17 ноября 2016 г.). «Бурение кратера Чиксулуб, эпицентра вымирания динозавров». The New York Times . Получено 4 ноября 2017 г.
  15. ^ Беккер, Луанн (2002). «Повторные удары» (PDF) . Scientific American . 286 (3): 76–83. Bibcode :2002SciAm.286c..76B. doi :10.1038/scientificamerican0302-76. PMID  11857903 . Получено 28 января 2016 г. .
  16. ^ Smit, J.; Roep, TB; Alvarez, W.; Montanari, A.; Claeys, P.; Grajales-Nishimura, JM; Bermudez, J. (1996). «Комплекс крупнозернистого обломочного песчаника на границе K/T вокруг Мексиканского залива: осаждение волнами цунами, вызванными воздействием Чиксулуб?» (PDF) . Специальные статьи Геологического общества Америки . 307 : 151–182 . Получено 19 августа 2021 г. .
  17. ^ Шульте, Питер; Смит, Ян; Дойч, Александр; Сальге, Тобиас; Фризе, Андреа; Бейхель, Килиан (апрель 2012 г.). «Отложения обратного потока цунами с выбросами Чиксулубского удара и останками динозавров на границе мелового и палеогенового периодов в бассейне Ла-Попа, Мексика: отложения мелового и палеогенового событий, бассейн Ла-Попа, Мексика». Седиментология . 59 (3): 737–765. doi :10.1111/j.1365-3091.2011.01274.x. S2CID  131038473.
  18. ^ Астероид, убивающий динозавров, спровоцировал 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 закисления океана». Природа Геонауки . 7 (4): 279–282. Бибкод : 2014NatGe...7..279O. дои : 10.1038/ngeo2095.
  20. ^ Хофман С, Феро Г, Куртильо В (2000). «40Ar/39Ar датирование минеральных обломков и целых пород из лавовой кучи Западных Гат: дополнительные ограничения на продолжительность и возраст траппов Декана». Earth and Planetary Science Letters . 180 (1–2): 13–27. Bibcode : 2000E&PSL.180...13H. doi : 10.1016/S0012-821X(00)00159-X.
  21. ^ ab Дункан, РА; Пайл, ДГ (1988). «Быстрое извержение базальтов Декана на границе мелового и третичного периодов». Nature . 333 (6176): 841–843. Bibcode :1988Natur.333..841D. doi :10.1038/333841a0. S2CID  4351454.
  22. ^ Альварес, В. (1997). T. rex и Кратер Судьбы . Princeton University Press. С. 130–146. ISBN 978-0-691-01630-6.
  23. ^ Маллен, Л. (13 октября 2004 г.). «Обсуждение вымирания динозавров». Журнал Astrobiology . Архивировано из оригинала 2011-06-03 . Получено 2007-07-11 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  24. ^ Маллен, Л. (20 октября 2004 г.). "Множественные удары". Журнал Astrobiology . Архивировано из оригинала 2008-07-09 . Получено 2007-07-11 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  25. ^ ab Mullen, L (3 ноября 2004 г.). «Шива: еще одно столкновение К–Т?». Astrobiology Magazine . Архивировано из оригинала 2011-08-04 . Получено 2007-07-11 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  26. ^ Чаттерджи, С.; Гювен, Н.; Йошинобу, А. и Донофрио, Р. (2006). «Структура Шивы: возможный ударный кратер на границе K–Pg на западном шельфе Индии» (PDF) . Специальные публикации Музея Техасского технологического университета (50) . Получено 15 июня 2007 г.
  27. ^ Чаттерджи, С.; Гювен, Н.; Йошинобу, А. и Донофрио, Р. (2003). «Кратер Шива: последствия для вулканизма Декана, рифтинга Индии и Сейшельских островов, вымирания динозавров и нефтяной ловушки на границе КТ». Геологическое общество Америки, рефераты с программами . 35 (6): 168. Архивировано из оригинала 12.10.2008 . Получено 02.08.2007 .
  28. ^ MacLeod, N.; Rawson, PF; et al. (1997). "Биотический переход от мелового периода к третичному" . Журнал Геологического общества . 154 (2): 265–292. Bibcode :1997JGSoc.154..265M. doi :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. Bibcode :1998Geo....26..995L. doi :10.1130/0091-7613(1998)026<0995:ADSWAT>2.3.CO;2.
  30. ^ Маршалл, CR; Уорд, PD (1996). «Внезапные и постепенные вымирания моллюсков в позднем мелу Западной Европы Тетиса». Science . 274 (5291): 1360–1363. Bibcode :1996Sci...274.1360M. doi :10.1126/science.274.5291.1360. PMID  8910273. S2CID  1837900.
  31. ^ Арчибальд, Дж. Дэвид; Фастовский, Дэвид Э. (2004). «Вымирание динозавров». В Weishampel, Дэвид Б.; Додсон, Питер; Осмольска, Гальска (ред.). Динозавры (2-е изд.). Беркли: Издательство Калифорнийского университета. С. 672–684. ISBN 978-0-520-24209-8.
  32. ^ Эллис, Дж.; Шрамм, Д. Н. (1995). «Могла ли близлежащая вспышка сверхновой вызвать массовое вымирание?». Труды Национальной академии наук . 92 (1): 235–238. arXiv : hep-ph/9303206 . Bibcode : 1995PNAS ... 92..235E. doi : 10.1073/pnas.92.1.235 . PMC 42852. PMID  11607506. 
  33. ^ Ричардс, Марк А.; Альварес, Уолтер; Селф, Стивен; Карлстром, Лейф; Ренне, Пол Р.; Манга, Майкл; Спрейн, 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. Bibcode : 2015GSAB..127.1507R. doi : 10.1130/B31167.1. S2CID  3463018.
  34. ^ Renne, Paul R.; Sprain, Courtney J.; Richards, Mark A.; Self, Stephen; Vanderkluysen, Loÿc; Pande, Kanchan (2 октября 2015 г.). «Сдвиг состояния в вулканизме Декана на границе мелового и палеогенового периодов, возможно, вызванный ударом». Science . 350 (6256): 76–78. Bibcode :2015Sci...350...76R. doi : 10.1126/science.aac7549 . PMID  26430116. S2CID  30612906.

Внешние ссылки