Цивилизация
Из пяти известных массовых вымираний Великое пермское остается крупнейшей катастрофой биосферы в истории Земли. Его масштабы впечатляют: результатом катаклизма, 251 млн лет назад разделившего пермскую и триасовую геологические эпохи, а также палеозой и мезозой, стало исчезновение 95% всех морских видов и 70% наземных позвоночных. С лица Земли исчезали не только виды — уходили в прошлое целые отряды и даже классы живых существ, например знаменитые трилобиты. Тогда же произошло и единственное известное массовое вымирание насекомых (исчезло до 80% классов). Катастрофа ударила даже по такому стойкому к невзгодам царству, как микроорганизмы.
Общепринятой гипотезы о причинах Пермского вымирания нет.
Метеоритная версия по аналогии с Мел-палеогеновой катастрофой, вызвавшей в том числе массовое вымирание динозавров 65 млн лет назад, вполне укладывается в среднюю расчетную частоту столкновения Земли с крупными астероидами раз в сто миллионов лет, но следов такого столкновения, аналогичных кратеру Чиксулуб, пока не обнаружено. Найденные же косвенные свидетельства (фрагменты антарктических метеоритов и зерна антарктического кварца якобы ударного происхождения) сомнительны.
А вот то, что Великое пермское вымирание хронологически совпало с образованием Сибирской трапповой провинции — огромного по площади (до 4 млн кв. км) и толщине (до 4 км) выплеска базальтовой магмы в районе Восточно-Сибирской платформы, — всегда выглядело очень подозрительно.
Трапповой магматизм — особый вид геологической активности, для которого характерен огромный объем излияния базальта на очень больших территориях за очень короткое (по геологическим, конечно, меркам) время. Из-за того что базальт эродируется намного медленнее, чем осадочные породы, место, где произошел массивный выход жидкого базальта, со временем приобретает характерный живописный вид террасных уступов — траппов (от шведского trappa — лестница).
Сибирские траппы — самая крупная из известных трапповых провинций. Вторая самая крупная — Деканское плато на Индостане — уступает сибирской по площади и толщине базальтового слоя в два с лишним раза. Интересно, что образование Деканских траппов также сопадало с массовым вымиранием, но с более поздним и менее масштабным — Мел-палеогеновым, уничтожившим тем не менее шестую часть всех видов.
Траппы — самый грандиозный из всех вулканических процессов, связанный с прорывом в литосферу (верхнюю твердую оболочку Земли) и выходом на поверхность колоссальных масс расплавленного вещества.
Причиной его должны быть какие-то весьма неординарные события, происходящие внутри земной мантии. Считается, что таким событием могло быть поднятие из глубин мантии пузыря раскаленного вещества, так называемого плюма, по мере продвижения вверх расплавляющего и трансформирующего крупные участки литосферы.
Зная (на основе анализа слагающих траппы горных пород) физические и химические характеристики веществ, участвовавших в этом процессе, можно, используя уравнения, описывающие поведение разнородных вязких сред, смоделировать процесс образования траппов, заодно подсчитав массу выделившихся газов, которые могли спровоцировать глобальное изменение климата, приведшее к массовому вымиранию.
Такие модели были созданы, однако получившейся в результате подсчетов массы углекислоты и других летучих веществ, выделившихся в процессе формирования Сибирских траппов,
оказалось совершенно недостаточно для того, чтобы увязать Великое пермское вымирание с геологическими событиями в районе Восточно-Сибирской платформы.
Разрешить загадку Сибирских траппов удалось группе исследователей из Немецкого центра геонаук, Университета им. Фурье в Гренобле, Института Макса Планка и сотрудников Института геохимии и аналитической химии им. Вернадского, Института математики им. С. Л. Соболева, а также Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта, чья коллективная статья опубликована на этой неделе в Nature (отметим, что большую часть ее авторов составляют наши соотечественники).
Основываясь на большом массиве новых данных о составе геологических пород, слагающих центр траппового магматизма в районе Норильска, плато Путорана и Маймеча-Котуйской щелочной провинции (в общей сложности 2500 новых проб оливина и вулканических композиций из 45 различных базальтовых пород), авторы статьи приходят к выводу, что
сибирский суперплюм, спровоцировавший излияние траппов, включал в себя большую (до 15% массы) фракцию океанической коры — участка земной коры, погрузившегося глубоко в мантию и затем вытолкнутого обратно поднимавшимся снизу плюмом.
Столкновение с инородным обломком, обладающим другими термомеханическими характеристиками, замедлило поднятие плюма, кинетической энергии которого оказалось недостаточно, чтобы вызвать поверхностное поднятие литосферы. Это объясняет, почему предыдущие модели, не учитывавшие присутствие обломка, давали эффект вздутия литосферы на высоту 2 км, хотя в районе Сибирских траппов подобного поднятия не наблюдается.
Другим последствием столкновения мантийного пузыря с литосферным обломком стало образование намного большего количества жидкой магмы, так как температура плавления пород, слагающих этот обломок, была намного меньше, чем мантийного вещества, разогретого до 1600 С. Дополненный этой магмой расплав сумел разрушить Сибирскую литосферную плиту за очень короткий по геологическим меркам промежуток времени — несколько сотен тысяч лет. Притом по мере разрушения литосферы из поднимавшейся кверху магмы, обогащенной углеродсодержащими соединениями и галогенами, которые входили в состав осадочных фракций литосферного обломка, по сути дела представлявшего собой большой участок древнего океанического ложа, выделилось большое количество углекислого газа и хлороводорода.
Так, масса выделившегося углекислого газа по мере поднятия суперплюма, обогащенного расплавом вещества древней океанической коры, составила 170•1012 тонн, что в несколько раз превышает предыдущие оценки выхода углекислоты при формировании Сибирских траппов.
Такого количества углекислоты уже достаточно, чтобы спровоцировать глобальный климатический катаклизм и массовое вымирание организмов, полагают авторы. Таким образом, и гипотезу вулканической активности, вызвавшей Великое пермское вымирание, можно считать почти доказанной.