Траппы Декана — крупная магматическая провинция западно-центральной Индии (17–24° с.ш., 73–74° в.д.). Они являются одними из крупнейших вулканических образований на Земле, принимая форму большого щитового вулкана . [2] Они состоят из множества слоев затвердевшего базальта , которые вместе имеют толщину более 2000 метров (6600 футов), покрывают площадь около 500 000 квадратных километров (200 000 квадратных миль), [3] и имеют объем около 1 000 000 кубических километров (200 000 кубических миль). [4] Первоначально траппы Декана могли покрывать около 1 500 000 квадратных километров (600 000 квадратных миль), [5] с соответственно большим первоначальным объемом. Этот объем залегает над Индийским щитом архейского возраста , который, вероятно, является литологией, через которую прошла провинция во время извержения. Провинция обычно делится на четыре субпровинции: основной Декан, плато Малва , плато Мандла и плато Саураштран. [6]
Извержения происходили в течение 600–800 000 лет между 66,3 и 65,6 миллионами лет назад, охватывая границу мелового и палеогенового периодов . Хотя некоторые авторы предполагают, что извержения были основной причиной массового вымирания мелового и палеогенового периодов , которое датируется примерно 66,05 миллионами лет назад, [7] это было сильно оспорено, и многие авторы предполагают, что основной причиной вымирания было столкновение с Чиксулубом . [8] [9] [10] Хотя некоторые ученые предполагают, что извержения могли быть фактором, способствующим вымираниям, другие предполагают, что роль Деканских траппов в вымирании могла быть незначительной или даже частично свести на нет последствия столкновения. [10] [9]
Предполагается, что Деканские траппы в основном были созданы все еще активной горячей точкой Реюньон , ответственной за создание современных Маскаренских островов в Индийском океане. [11]
Термин «трап» использовался в геологии с 1785–1795 гг. для обозначения таких скальных образований . Он происходит от шведского слова «лестница» ( trapp ) и относится к ступенчатым холмам, образующим ландшафт региона. [12] Название «Декан» имеет санскритское происхождение и означает «южный». [6]
Траппы Декана начали формироваться 66,25 миллионов лет назад [ 5] в конце мелового периода, хотя возможно, что некоторые из самых старых материалов могут лежать под более молодыми материалами. [2] [6] Основная часть вулканических извержений произошла в Западных Гатах между 66 и 65 миллионами лет назад, когда лава начала выдавливаться через трещины в земной коре, известные как трещинные извержения. [13] Определение точного возраста горных пород Декана затруднено из-за ряда ограничений, одним из которых является то, что переход между извержениями мог длиться всего несколько тысяч лет, а разрешение методов датирования недостаточно для точного определения этих событий. Таким образом, определение скорости размещения магмы также трудно ограничить. [2] Эта серия извержений могла длиться менее 30 000 лет. [14]
Первоначальная площадь, покрытая потоками лавы , оценивается в 1,5 млн км 2 (0,58 млн кв. миль), что примерно вдвое меньше площади современной Индии . Регион Деканских траппов был уменьшен до нынешних размеров из-за эрозии и тектоники плит; нынешняя площадь непосредственно наблюдаемых потоков лавы составляет около 500 000 км 2 (200 000 кв. миль).
Траппы Декана сегментированы на три стратиграфических единицы: Верхние, Средние и Нижние траппы. Хотя ранее считалось, что эти группы представляли свои собственные ключевые точки в последовательности событий в экструзии Декана, сейчас более широко признано, что эти горизонты более тесно связаны с палеотопографией и расстоянием от места извержения. [6]
Выброс вулканических газов , в частности диоксида серы , во время формирования ловушек, возможно, способствовал изменению климата . В этот период было зафиксировано среднее падение температуры примерно на 2 °C (3,6 °F). [15]
Из-за его масштабов некоторые ученые (в частности, Герта Келлер ) предположили, что газы, выделившиеся во время формирования траппов Декана, сыграли важную роль в мел-палеогеновом (K–Pg) вымирании (также известном как мел-третичное или K–T вымирание). [16] Было высказано предположение, что внезапное похолодание из-за сернистых вулканических газов, выделившихся при формировании траппов, и выбросов токсичных газов могли внести значительный вклад в массовое вымирание K–Pg. [17] Однако в настоящее время научное сообщество единодушно считает, что вымирание было в первую очередь вызвано ударным событием Чиксулуб в Северной Америке, которое могло создать блокирующее солнечный свет пылевое облако, которое убило большую часть растительности и снизило глобальную температуру (такое похолодание называется ударной зимой ). [18]
Исследование 2014 года показало, что вымирание могло быть вызвано как вулканизмом, так и ударным событием. [19] [20] За этим последовало аналогичное исследование в 2015 году, оба из которых рассматривали гипотезу о том, что удар усугубил или спровоцировал вулканизм Декана, поскольку события произошли примерно в антиподах . [21] [22] Исследование 2020 года поставило под сомнение идею о том, что траппы Декана вообще были способствующим фактором, предположив, что извержения траппов Декана могли даже частично свести на нет климатические изменения, вызванные ударом. [10]
Основная критика траппов Декана как основной причины вымираний заключается в том, что событие вымирания, по-видимому, было глобально геологически мгновенным и одновременным как в морской, так и в наземной среде, как можно было бы ожидать от причины удара, а не постепенным, как можно было бы ожидать от причины LIP. [10]
Однако более позднее открытие, по-видимому, демонстрирует масштаб разрушений только от удара. В статье, опубликованной в марте 2019 года в Proceedings of the National Academy of Sciences , международная группа из двенадцати ученых раскрыла содержимое ископаемого участка Танис, обнаруженного недалеко от Боумена, Северная Дакота , которое, по-видимому, показало разрушительное массовое уничтожение древнего озера и его обитателей во время удара Чиксулуб. В статье группа сообщает, что геология участка усеяна окаменевшими деревьями и останками рыб и других животных. Ведущий исследователь Роберт А. ДеПальма из Университета Канзаса , как цитирует New York Times, заявил, что «Вы были бы слепы, если бы не заметили торчащие туши... Невозможно не заметить, когда видишь обнажение». Доказательства, связывающие эту находку с ударом Чиксулуб, включали тектиты, несущие «уникальную химическую подпись других тектитов, связанных с событием Чиксулуб», найденные в жабрах окаменелостей рыб и застывшие в янтаре , богатый иридием верхний слой, который считается еще одной подписью события, и нетипичное отсутствие доказательств для сбора мусора, возможно, предполагающее, что выживших было мало. Точный механизм разрушения места обсуждался как либо цунами, вызванное ударом , либо сейшевая активность озер и рек, вызванная землетрясениями после удара, хотя до сих пор не было однозначного вывода, на котором остановились исследователи. [23] [24]
В пределах траппов Декана по крайней мере 95% лав представляют собой толеитовые базальты . [25] Основными минеральными составляющими являются оливин , пироксены и плагиоклаз , а также некоторые оксиды, богатые Fe-Ti. Эти магмы содержат <7% MgO. Однако многие из этих минералов наблюдаются в виде сильно измененных форм. [2] Другие типы присутствующих пород включают: щелочной базальт , нефелинит , лампрофир и карбонатит .
Ксенолиты мантии были описаны в Качче (северо-западная Индия) и в других местах западного Декана и содержат шпинелевые лерцолитовые и пироксенитовые компоненты. [2] [26]
В то время как ловушки Декана были классифицированы многими различными способами, включая три различные стратиграфические группы, геохимически провинция может быть разделена на целых одиннадцать различных формаций. Многие из петрологических различий в этих единицах являются результатом различной степени загрязнения земной коры. [2]
Траппы Декана славятся пластами окаменелостей, которые были найдены между слоями лавы. Особенно хорошо известные виды включают лягушку Oxyglossus pusillus (Owen) эоцена Индии и зубатую лягушку Indobatrachus , раннюю линию современных лягушек, которая теперь помещена в австралийское семейство Myobatrachidae . [27] [28] Инфратраппские слои (формация Ламета) и межтрапповые слои также содержат ископаемые пресноводные моллюски . [29]
Предполагается, что извержение траппов Декана было связано с глубоким мантийным плюмом . Высокие отношения 3 He/ 4 He основного импульса извержения часто наблюдаются в магмах с происхождением из мантийного плюма . [30] Область длительного извержения ( горячая точка ), известная как горячая точка Реюньона , предположительно, вызвала извержение траппов Декана и открыла разлом , отделивший Маскаренское плато от Индии. Региональное истончение земной коры подтверждает теорию этого рифтогенного события и, вероятно, способствовало подъему плюма в этой области. [6] Расширение морского дна на границе между Индийской и Африканской плитами впоследствии сдвинуло Индию на север над плюмом, который теперь находится под островом Реюньон в Индийском океане , к юго-западу от Индии. Однако модель мантийного плюма была подвергнута сомнению. [31]
Продолжают появляться данные, подтверждающие модель плюма. Движение индийской тектонической плиты и история извержений траппов Декана демонстрируют сильную корреляцию. На основе данных морских магнитных профилей, импульс необычно быстрого движения плит начался в то же время, что и первый импульс базальтов Декана, который датируется 67 миллионами лет назад. Скорость спрединга быстро увеличивалась и достигла максимума в то же время, что и пиковые базальтовые извержения. Затем скорость спрединга упала, и снижение произошло около 63 миллионов лет назад, к тому времени основная фаза вулканизма Декана закончилась. Эта корреляция рассматривается как обусловленная динамикой плюма. [32]
Движения индийской и африканской плит также, как было показано, связаны, общим элементом является положение этих плит относительно расположения головы плюма Реюньон. Начало ускоренного движения Индии совпадает с большим замедлением скорости вращения Африки против часовой стрелки. Тесные корреляции между движениями плит предполагают, что они оба были вызваны силой плюма Реюньон. [32]
При сравнении содержания Na 8 , Fe 8 и Si 8 в Декане с другими крупными магматическими провинциями, Декан, по-видимому, претерпел наибольшую степень плавления, что предполагает глубокое происхождение плюма. Оливин, по-видимому, фракционировался на глубинах, близких к Мохоровичичному , с дополнительным фракционированием габбро на глубине ~6 км под поверхностью. [2] Такие особенности, как широко распространенные сбросы , частые события образования даек , высокий тепловой поток и положительные гравитационные аномалии, предполагают, что экструзионная фаза траппов Декана связана с существованием тройного сочленения, которое могло существовать в позднем меловом периоде, будучи вызвано глубоким мантийным плюмом. Не все эти события образования даек приписываются крупномасштабным вкладам в общий объем потока. Однако может быть трудно определить местонахождение самых крупных даек, поскольку они часто расположены по направлению к западному побережью и, следовательно, считаются в настоящее время находящимися под водой. [6]
Хотя Деканские траппы начали извергаться задолго до удара , в исследовании 2015 года было высказано предположение на основе датирования аргоном-аргоном , что удар мог вызвать увеличение проницаемости, что позволило магме достичь поверхности и произвести самые объемные потоки, составляющие около 70% объема. [33] Сочетание удара астероида и вызванного им увеличения объема извержения могло быть причиной массовых вымираний, которые произошли в то время, которое разделяет меловой и палеогеновый периоды, известное как граница K–Pg . [34] [35] Однако это предложение было подвергнуто сомнению другими авторами, которые описывают это предположение как «удобные интерпретации, основанные на поверхностных и беглых наблюдениях». [36]
Геологическая структура, которая существует на морском дне у западного побережья Индии, была предложена как возможный ударный кратер, в этом контексте названный кратером Шива . Он также был датирован приблизительно 66 миллионами лет назад, потенциально совпадая с траппами Декана. Исследователи, утверждающие, что эта особенность является ударным кратером, предполагают, что удар мог быть инициирующим событием для траппов Декана, а также способствовать ускорению Индийской плиты в раннем палеогене . [37] Однако в настоящее время в сообществе ученых-геологов существует консенсус, что эта особенность вряд ли является фактическим ударным кратером. [38] [39]
18°51′N 73°43′E / 18.850°N 73.717°E / 18.850; 73.717