extincties hebben een belangrijke rol gespeeld in de geschiedenis van het leven door niches op te ruimen en adaptieve straling te bevorderen. Grote massa-uitstervingen waarbij 70% tot meer dan 90% van de bestaande soorten betrokken was, vonden minstens vijf keer plaats gedurende de laatste 540 miljoen jaar. De ontdekking door Alvarez et al. (1) dat de eind-krijt (65 Mya) massa-extinctie samenviel met bewijs voor de impact van een asteroïde of komeet ∼10 km in diameter gericht interesse in de oorzaken van de andere massa-extincties. Er werd verwacht dat bewijs van een soortgelijke impact zou kunnen worden gevonden bij andere massa-extinctie gebeurtenissen. Dit bewijs is echter traag geleverd (2). Tegelijkertijd werden episodische massieve continentale overstroming basalt uitbarstingen gesuggereerd als een andere mogelijke oorzaak van massa-extincties (3, 4). Dit verband wordt geïllustreerd door een studie van Whiteside et al. (5) hieruit blijkt dat de uitbarsting van de basalten van de centrale Atlantische magmatische provincie (CAMP), met een bewaard volume van meer dan 1 × 106 km3 en een omvang van meer dan 7 × 106 km2, samenviel met de end-Triassic extinction event (ETE) (201.4 Mya) op het land en in de oceanen.
het rapport van Whiteside et al. (5) presenteert koolstof-isotoop resultaten verkregen uit bladwas n-alkanen, hout, en totale organische koolstof uit twee nietmarine secties van de Newark en Hartford bassins in het oosten van de Verenigde Staten, die de CAMP basalts omvatten en die strak worden beperkt door magnetische omkeringen, orbitale cycli, en stuifmeel studies. De correlatie maakt gebruik van de niveaus van de ete en samenvallende koolstof-isotoop excursie en de Hettangian-Sinemurian grens 1.8 Mya later, die het kamp episode bracket. De secties zijn gekalibreerd met een hoge (20-ky) precisie. Deze gegevens komen overeen met orbitaalgeforceerde koolstof-isotoopgegevens uit de marine St Audrie ‘ s Bay, UK sectie, waaruit blijkt dat de scherpe initiële negatieve koolstof-isotoop verschuiving en extinctie horizon synchroon zijn in mariene en niet-Marine secties. De oudste CAMP basalts in de bekkens van Newark en Hartford dateren iets na de uitstervingshorizon (∼20 ky), maar in soortgelijke Marokkaanse secties kunnen de basalts gelijktijdig zijn met de uitstervingshorizon (6, 7).
aangezien nauwkeurige radiometrische leeftijden beschikbaar zijn gekomen, is vastgesteld dat overstromingen basalt episodes kort en ernstig zijn (met piekvermogen van meer dan 1 miljoen kubieke kilometer over minder dan 1 miljoen jaar, in de meeste gevallen) (4). Twee andere grote massa-extincties zijn gecorreleerd met overstromingen basalt episodes: het einde-krijt gebeurtenis (65 Mya) met de Deccan basalten van India en het einde-Perm gebeurtenis (251 Mya) met de Siberische basalten. Het is echter bekend dat de Deccan-uitbarstingen begonnen zijn voor de massa-extinctie/impact van het eind-krijt, en de Siberische stromen zijn nog steeds slechts ruwweg gecorreleerd met de afsterving van het Eindpermien (4).
episodes van Overstromingsbasalt kunnen belangrijke oorzaken zijn van klimatologische en biologische veranderingen.
kleinere extincties en paleoklimatische gebeurtenissen zijn gecorreleerd met de 55-Mya Noord-Atlantische basalten (met het Paleoceen-Eoceen Thermal Maximum of PETM) en de 183-Mya Karoo basalten (met een vroege Jura opwarming en uitsterving). Om een oorzaak-en-gevolg relatie te bepalen, wat we nu nodig hebben zijn strak beperkt stratigrafische studies vergelijkbaar met die van Whiteside et al. (5) het koppelen van de lavastromen aan de verslagen van het uitsterven en andere milieuverstoringen in mariene en niet-mariene secties.
oorzaken van extinctie
Wat is het mechanisme dat extinctie veroorzaakt? Klimaatkoeling door vulkanische aërosolen in de bovenste atmosfeer is gesuggereerd, evenals opwarming als gevolg van magmatische kooldioxide-emissies. De magmatische uitstoot van kooldioxide in CAMP was waarschijnlijk echter te klein om het klimaat sterk te hebben beïnvloed, en de langdurige koeling door aërosolen is zeer onzeker (8). De initiële negatieve δ13C isotopische excursies in de secties Newark, Hartford en St Audrie ‘ s Bay suggereren een massale toevoer van 13C-verarmd methaan samen met het begin van CAMP, en de duur van de initiële koolstof-isotoop excursie wordt geschat op slechts 20-40 ky. Een koolstofdioxidesuperserre wordt ondersteund door paleobotanische studies (10) en aanwijzingen voor een crisis onder kalkhoudende organismen in de oceanen (11).
de meest waarschijnlijke bron van broeikasgassen kan het snel vrijkomen zijn van reacties tussen stollingsintroducties die de stromen begeleiden en omringende sedimenten. Bijvoorbeeld, Svensen et al. (12) stelde voor dat de PETM en de bijbehorende negatieve koolstofisotoopexcursie het gevolg waren van het vrijkomen van 13C-verarmd methaan door de intrusie van gelijktijdige basaltische dorpelcomplexen in organische sedimenten. Dit idee wordt verder ondersteund door de aanwezigheid van ongebruikelijke stollingsgesteenten die ontstaan door het smelten van sedimenten in contact met de Noord-Atlantische indringers (13). Meer recentelijk is een vergelijkbaar model voorgesteld voor het vrijkomen van broeikasgassen uit de uitbarsting van de Siberische en Karoo basalt, waar intrusies gepaard gaan met pijpen van sterk gebroken gesteente die duiden op explosieve afgifte van thermogene gassen uit de ingedreven sedimenten (14, 15).
catastrofes
ongeacht de uiteindelijke oorzaak van het uitsterven en klimatologische verstoringen, de resultaten van Whiteside et al. (5) zorgen voor een overtuigende verbinding tussen de ETE en de CAMP basalts. De erkenning dat catastrofale gebeurtenissen zoals grote inslagen of overstromingen basalt episodes belangrijke oorzaken van klimatologische en biologische veranderingen kunnen zijn vertegenwoordigt een zee verandering in de geologische wetenschappen. Van James Hutton (1726-1797) wordt gezegd dat hij de diepe tijd heeft ontdekt—de bijna onvoorstelbare lengte van de geologische tijd—en Charles Lyell (1797-1875) interpreteerde de diepe tijd als tegemoetkomend aan het idee dat de direct waarneembare langzame en gestage geologische processen die in de lange tijd werkten grote geologische en biologische veranderingen zouden kunnen verklaren. In tegenstelling, natuurlijke gebeurtenissen van verschillende soorten in de echte wereld hebben de neiging om een inverse-power Wet relatie tussen frequentie F en magnitude M te volgen zodat F = 1/MD, waarbij D positief is (zie, bijvoorbeeld, refs. 16, 17). Kleine-magnitude gebeurtenissen (bijvoorbeeld aardbevingen, vulkaanuitbarstingen, inslagen) hebben de neiging om veel vaker te gebeuren dan potentieel catastrofale grote-magnitude gebeurtenissen. De redenen zijn variabel, maar in het algemeen bestaat er een probabilistische relatie tussen de omvang en de frequentie van gebeurtenissen.
de notie van diepe tijd moet dus rekening houden met het feit dat de gebeurtenissen met de grootste omvang zeer zelden gebeuren; in feite kunnen er tientallen tot honderden miljoenen jaren verstrijken tussen de grootste gebeurtenissen. De betekenis van de diepe tijd is dat, hoewel we verwachten zeer grote evenementen slechts zeer zelden, de lange geologische tijdschaal vrijwel garandeert dat potentiële rampen, zoals groot-lichaam-effecten en vloed basalt vulkanisme zal gebeuren in de tijd (misschien wel heel “vaak” in vergelijking met de lengte van de geologische tijd), en de resultaten van deze energetische gebeurtenissen een belangrijk aspect moeten zijn van de geologische en biologische records.
voetnoten
- 1E-mail: mrr1{at}nyu.edu.
-
Auteursbijdragen: M. R. R. schreef het artikel.
-
de auteur verklaart geen belangenconflict.
-
zie bijgaand artikel op blz. 6721.