Сибирские траппы ( русский : Сибирские траппы , романизированный : Сибирские траппы ) — крупный регион вулканических пород , известный как крупная магматическая провинция , в Сибири , Россия . Массивное извержение, сформировавшее траппы , является одним из крупнейших известных вулканических событий за последние 500 миллионов лет.
Извержения продолжались около двух миллионов лет и охватили границу перми и триаса , или границу P–T, которая произошла около 251,9 миллионов лет назад. Считается, что Сибирские траппы являются основной причиной пермско-триасового вымирания , самого серьезного вымирания в геологической летописи. [1] [2] [3] [4] Последующие периоды активности Сибирских траппов были связаны с рядом более мелких биотических кризисов, включая смитско-спатское , оленекско-анизийское, средне-позднеанизийское и анизийско-ладинское вымирания. [5]
Большие объемы базальтовой лавы покрыли большую часть Сибири в результате извержения базальта . Сегодня эта территория покрыта примерно 7 миллионами км 2 (3 миллионами квадратных миль) базальтовой породы, с объемом около 4 миллионов км 3 (1 миллион кубических миль). [6]
Термин «ловушка» использовался в геологии с 1785–1795 гг. для таких скальных образований . Он происходит от шведского слова «лестница» («trappa») и относится к ступенчатым холмам, образующим ландшафт региона. [7]
Источник базальтовой породы Сибирских траппов был приписан мантийному плюму , который поднимался до тех пор, пока не достиг дна земной коры , вызывая вулканические извержения через Сибирский кратон . [8] Было высказано предположение, что, когда литосферные плиты Земли двигались по мантийному плюму ( Исландский плюм ), плюм образовал Сибирские траппы в пермский и триасовый периоды, после того как ранее образовал Вилюйские траппы на востоке, а затем продолжил вызывать вулканическую активность на дне Северного Ледовитого океана в юрском и меловом периодах , а затем вызвал вулканическую активность в Исландии. [9] Также были предложены другие причины тектоники плит. [8] Другой возможной причиной может быть удар , который образовал кратер Земли Уилкса в Антарктиде , который, как предполагается, произошел примерно в то же время и был почти антиподом траппов. [10]
Основным источником породы в этой формации является базальт, но присутствуют как основные , так и фельзитовые породы, поэтому эта формация официально называется Flood Basalt Province. Включение основных и фельзитовых пород указывает на множество других извержений, которые произошли и совпали с извержениями продолжительностью в один миллион лет, которые создали большую часть базальтовых слоев. Ловушки делятся на секции на основе их химического, стратиграфического и петрографического состава. [6]
Сибирские траппы залегают в Тунгусской синеклизе , крупном осадочном бассейне, содержащем мощные последовательности карбонатных и эвапоритовых отложений раннего- среднего палеозоя , а также угленосные обломочные породы каменноугольно-пермского возраста . При нагревании, например, магматическими интрузиями , эти породы способны выделять большое количество токсичных и парниковых газов. [11]
Один из главных вопросов заключается в том, были ли Сибирские траппы напрямую ответственны за массовое вымирание в пермско-триасовый период , которое произошло 250 миллионов лет назад, [12] или же они сами были вызваны каким-то другим, более крупным событием, например , падением астероида . Одна из выдвинутых гипотез заключается в том, что вулканизм спровоцировал рост Methanosarcina , микроба, который затем выделил большое количество метана в атмосферу Земли, [13] в конечном итоге изменив углеродный цикл Земли на основе таких наблюдений, как значительное увеличение резервуаров неорганического углерода в морской среде. [13] Недавние исследования выявили влияние растительного осаждения в предшествующий каменноугольный период на серьезность нарушения углеродного цикла. [14]
Это событие вымирания, также называемое в разговорной речи Великим вымиранием, затронуло всю жизнь на Земле и, по оценкам, привело к вымиранию около 81% всех морских видов и 70% видов наземных позвоночных, живших в то время. [15] [16] [17] Некоторые из катастрофических событий, которые повлияли на Землю, продолжали повторяться в течение пяти-шести миллионов лет после первоначального вымирания. [18] Со временем небольшая часть жизни, пережившая вымирание, смогла повторно заселиться и расшириться, начиная с низких трофических уровней (продуцентов), пока не смогли восстановиться более высокие трофические уровни (потребители). [18] Расчеты температуры морской воды по измерениям δ 18 O показывают, что на пике вымирания Земля подверглась смертельно сильному глобальному потеплению, при котором экваториальная температура океана превысила 40 °C (104 °F). [19] Для восстановления любой разнообразной экосистемы потребовалось примерно восемь-девять миллионов лет; Однако после вымирания образовались новые классы животных, которых не было до этого. [18]
Палеонтологические данные далее указывают на то, что глобальное распространение тетрапод исчезло между широтами, приблизительно 40° южной широты и 30° северной широты, за очень редкими исключениями в регионе Пангеи , который сегодня является штатом Юта . Этот разрыв тетрапод экваториальной Пангеи совпадает с глобальным «угольным разрывом» от конца перми до среднего триаса, который указывает на потерю торфяных болот. Образование торфа, продукт высокой продуктивности растений, было восстановлено только в анизийском ярусе триаса, и даже тогда только в высоких южных широтах, хотя голосеменные леса появились раньше (в раннем спатиане ), но снова только в северных и южных высоких широтах. [20] В экваториальной Пангее установление лесов с преобладанием хвойных произошло только в конце спатиана, и первые угли на этих широтах появились только в карнийском ярусе , примерно через 15 миллионов лет после их исчезновения в конце перми. Эти сигналы свидетельствуют о том, что экваториальные температуры превышали их термическую переносимость для многих морских позвоночных , по крайней мере, во время двух термических максимумов, тогда как наземные экваториальные температуры были достаточно суровыми, чтобы подавлять численность растений и животных в течение большей части раннего триаса. [21]
Вулканизм, который произошел в Сибирских траппах, привел к тому, что из земной коры было выброшено огромное количество магмы, оставив постоянные следы породы того же периода массового вымирания, которые можно исследовать сегодня. [22] Более конкретно, циркон обнаружен в некоторых вулканических породах. Для повышения точности возраста циркона несколько различных по возрасту фрагментов циркона были организованы в хронологию на основе того, когда они кристаллизовались. [ 22 ] Затем для точного определения возраста цирконов, найденных в Сибирских траппах, была использована техника CA-TIMS , метод химического истирания, который устраняет изменчивость точности из-за истощения свинца в цирконе с течением времени [23] . Устранив изменчивость, вызванную свинцом, метод датирования возраста CA-TIMS позволил выделить уран в цирконе в качестве центрального объекта для связывания вулканизма в Сибирских траппах, который привел к образованию большого количества магматического материала с пермско-триасовым массовым вымиранием. [22]
Для дальнейшего подтверждения связи с пермско-триасовым вымиранием, в тот же период времени произошли и другие катастрофические события, такие как изменение уровня моря, падение метеоритов и вулканизм. [17] Специально сосредоточившись на вулканизме, были получены и сравнены образцы горных пород из Сибирских траппов и других южных регионов. [24] Образцы базальтов и габбро из нескольких южных регионов, близких к Сибирским траппам и от них, были датированы на основе методов датирования по изотопу аргона 40 и 39. [24] Полевой шпат и биотит специально использовались для определения возраста образцов и продолжительности присутствия магмы от вулканического события в Сибирских траппах. [24] Большинство образцов базальта и габбро, датированных 250 миллионами лет назад, покрывали площадь поверхности в пять миллионов квадратных километров на Сибирских траппах [24] и произошли в течение короткого периода времени с быстрым затвердеванием/охлаждением горных пород. [25] Исследования подтвердили, что образцы габбро и базальта из того же периода пермско-триасового события из других южных регионов также соответствовали возрасту образцов в пределах Сибирских траппов. Это подтверждает предположение о связи между возрастом вулканических пород в пределах Сибирских траппов, а также образцами пород из других южных регионов с пермско-триасовым событием массового вымирания. [25]
_2_(17338266745).jpg/1280px-Native_iron_in_basalt_(Siberian_Traps_Flood_Basalt,_Permian-Triassic_boundary_times,_251_Ma;_Putoran_Plateau,_Siberia,_Russia)_2_(17338266745).jpg)
Гигантское месторождение никеля , меди и палладия Норильск - Талнах образовалось в магматических каналах в наиболее полной части Сибирских траппов. [26] Его связывают с пермско-триасовым вымиранием, которое произошло примерно 251,4 миллиона лет назад, [ 17] на основе большого количества никеля и других элементов, обнаруженных в пластах горных пород, которые были отложены после того, как произошло вымирание. [ 27] Метод, используемый для корреляции события вымирания с избыточным количеством никеля, находящегося в Сибирских траппах, сравнивает временную шкалу магматизма в ловушках и временную шкалу самого вымирания. [28] До того, как была обнаружена связь между магматизмом и событием вымирания, предполагалось, что массовое вымирание и вулканизм произошли в одно и то же время из-за связей в составе горных пород. [22]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )67°с.ш. 90°в.д. / 67°с.ш. 90°в.д. / 67; 90