Les extinctions ont joué un rôle important dans l’histoire de la vie en dégageant des niches et en favorisant les radiations adaptatives. Des extinctions massives majeures impliquant 70% à plus de 90% des espèces existantes se sont produites au moins cinq fois au cours des 540 derniers millions d’années. La découverte par Alvarez et al. (1) que l’extinction de masse de la fin du Crétacé (65 Mya) a coïncidé avec la preuve de l’impact d’un astéroïde ou d’une comète in de 10 km de diamètre a focalisé l’intérêt sur les causes des autres extinctions de masse. On s’attendait à ce que des preuves d’un impact similaire puissent être trouvées lors d’autres événements d’extinction de masse. Ces preuves, cependant, ont tardé à venir (2). Dans le même temps, des éruptions de basalte de crues continentales massives épisodiques ont été suggérées comme une autre cause possible d’extinctions de masse (3, 4). Ce lien est illustré par une étude de Whiteside et al. (5) cela prouve que l’éruption des basaltes de la province magmatique de l’Atlantique central (CAMP), d’un volume préservé supérieur à 1 × 106 km3 et couvrant plus de 7 × 106 km2, a coïncidé avec l’extinction de la fin du Trias (ETE) (201,4 Mya) sur terre et dans les océans.
Le rapport de Whiteside et coll. (5) présente les résultats des isotopes du carbone obtenus à partir des n-alcanes de la cire foliaire, du bois et du carbone organique total de deux sections non marines des bassins de Newark et de Hartford dans l’est des États-Unis, qui comprennent les basaltes de CAMP et qui sont étroitement contraints par des inversions magnétiques, des cycles orbitaux et des études sur le pollen. La corrélation utilise les niveaux de l’ETE et de l’excursion isotopique du carbone coïncidente et la limite Hettangienne-sinémurienne 1,8 Mya plus tard, qui parenthèse l’épisode de CAMP. Les sections sont calibrées avec une précision élevée (20 ky). Ces données sont appariées aux données isotopiques du carbone forcées en orbite de la section marine de St Audrie’s Bay, au Royaume-Uni, montrant que le décalage initial net et l’horizon d’extinction des isotopes du carbone négatifs sont synchrones dans les sections marines et non marines. Les basaltes de CAMP les plus anciens des bassins de Newark et de Hartford postdatent légèrement l’horizon d’extinction (de 20 ky ∼), mais dans des sections marocaines similaires, les basaltes peuvent être simultanés avec l’horizon d’extinction (6, 7).
Au fur et à mesure que des âges radiométriques précis sont devenus disponibles, il a été déterminé que les épisodes de basalte d’inondation sont brefs et sévères (avec une production maximale de plus de 1 million de kilomètres cubes sur moins de 1 million d’années, dans la plupart des cas) (4). Deux autres extinctions massives majeures ont été corrélées avec des épisodes de basaltes inondables : l’événement de la fin du Crétacé (65 Mya) avec les basaltes du Deccan de l’Inde et l’événement de la fin du Permien (251 Mya) avec les basaltes sibériens. Cependant, les éruptions du Deccan sont maintenant connues pour avoir commencé avant l’événement d’extinction / impact de masse de la fin du Crétacé, et les flux sibériens ne sont encore qu’approximativement corrélés à la fin du Permien (4).
Les épisodes de basalte d’inondation peuvent être des causes majeures de changements climatiques et biologiques.
Les extinctions mineures et les événements paléoclimatiques sont corrélés avec les basaltes de l’Atlantique Nord à 55 Mya (avec le Maximum Thermique Paléocène-Éocène ou PETM) et les basaltes du Karoo à 183 Mya (avec un réchauffement et un événement d’extinction du Jurassique inférieur). Pour déterminer une relation de cause à effet, nous avons maintenant besoin d’études stratigraphiques étroitement contraintes similaires à celles de Whiteside et al. (5) relier les coulées de lave aux enregistrements des extinctions et autres perturbations environnementales dans les sections marines et non marines.
Causes de l’extinction
Quel est le mécanisme à l’origine de l’extinction? Le refroidissement climatique par les aérosols volcaniques dans la haute atmosphère a été suggéré, tout comme le réchauffement résultant des émissions de dioxyde de carbone magmatique. Cependant, les émissions magmatiques de dioxyde de carbone de l’AMPC étaient probablement trop faibles pour avoir grandement affecté le climat, et le refroidissement à long terme par les aérosols est très incertain (8). Les excursions isotopiques δ13C négatives initiales dans les sections de Newark, Hartford et St Audrie’s Bay suggèrent un apport massif de méthane appauvri en 13C coïncidant avec le début de l’AMPC, et la durée de l’excursion isotopique initiale du carbone est estimée à seulement 20-40 ky. Une super serre au dioxyde de carbone est étayée par des études paléobotaniques (10) et des preuves d’une crise parmi les organismes calcaires des océans (11).
La source la plus probable de gaz à effet de serre peut être la libération rapide des réactions entre les intrusions ignées accompagnant les écoulements et les sédiments environnants. Par exemple, Svensen et al. (12) ont proposé que le PETM et l’excursion négative des isotopes de carbone associée résultaient de la libération explosive de méthane appauvri en 13C par l’intrusion de complexes de silos basaltiques concurrents dans des sédiments riches en matières organiques. Cette idée vient en outre de la présence de roches ignées inhabituelles produites par la fonte des sédiments au contact des intrusions de l’Atlantique Nord (13). Plus récemment, un modèle similaire a été proposé pour le rejet de gaz à effet de serre par l’éruption des basaltes de Sibérie et du Karoo, où les intrusions sont accompagnées de tuyaux de roches fortement fracturées qui indiquent un dégagement explosif de gaz thermogéniques à partir des sédiments intrus (14, 15).
Catastrophes
Quelle que soit la cause ultime des extinctions et des perturbations climatiques, les résultats de Whiteside et al. (5) fournir un lien convaincant entre l’ETE et les basaltes de CAMP. La reconnaissance que des événements catastrophiques tels que des impacts importants ou des épisodes de basalte d’inondation peuvent être des causes majeures de changements climatiques et biologiques représente un changement marin dans les sciences géologiques. James Hutton (1726-1797) aurait découvert le temps profond — la durée presque inimaginable du temps géologique — et Charles Lyell (1797-1875) a interprété le temps profond comme s’accommodant de l’idée que les processus géologiques lents et stables directement observables travaillant au cours des longs âges pourraient expliquer de grands changements géologiques et biologiques. En revanche, les événements naturels de diverses sortes dans le monde réel ont tendance à suivre une relation de loi de puissance inverse entre la fréquence F et la magnitude M de sorte que F = 1 / MD, où D est positif (voir, par exemple, refs. 16, 17). Ainsi, les événements de faible magnitude (par exemple, tremblements de terre, éruptions volcaniques, impacts) ont tendance à se produire beaucoup plus fréquemment que les événements potentiellement catastrophiques de grande magnitude. Les raisons sont variables, mais en général, il existe une relation probabiliste entre l’ampleur et la fréquence des événements.
Ainsi, la notion de temps profond doit tenir compte du fait que les événements de la plus grande ampleur devraient se produire très rarement; en fait, des dizaines à des centaines de millions d’années pourraient s’écouler entre les plus grands événements. L’importance du temps profond est que, même si nous ne prévoyons que très rarement des événements extrêmement importants, la longue échelle de temps géologique garantit pratiquement que des catastrophes potentielles telles que des impacts sur de grands corps et le volcanisme de basalte inondé se produiront de temps en temps (peut-être assez « souvent” par rapport à la durée du temps géologique), et les résultats de ces événements très énergétiques devraient être un aspect important des enregistrements géologiques et biologiques.
Notes de bas de page
- 1E-mail:mrr1{at}nyu.edu .
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Contributions de l’auteur: M.R.R. a écrit le document.
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L’auteur ne déclare aucun conflit d’intérêts.
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Voir l’article complémentaire à la page 6721.