utrotningar har spelat en viktig roll i livets historia genom att rensa ut nischer och främja adaptiva strålningar. Stora massutrotningar med 70% till mer än 90% av existerande arter inträffade minst fem gånger under de senaste 540 miljoner åren. Upptäckten av Alvarez et al. (1) att massutrotningen i slutet av krita (65 Mya) sammanföll med bevis för effekterna av en asteroid eller komet 10 km i diameter fokuserade intresset för orsakerna till de andra massutrotningarna. Det förväntades att bevis på en liknande inverkan kan hittas vid andra massutrotningshändelser. Sådana bevis har dock varit långsamma i kommande (2). Samtidigt föreslogs episodiska massiva kontinentala översvämningsbasaltutbrott som en annan möjlig orsak till massutrotningar (3, 4). Denna anslutning illustreras av en studie av Whiteside et al. (5) det visar att utbrottet av basalterna i centralaatlanten magmatic province (CAMP), med en bevarad volym större än 1 106 km3 kg och som täcker mer än 7 106 km2 kg, sammanföll med utrotningsevenemanget (ete) (201.4 Mya) på land och I haven.
rapporten från Whiteside et al. (5) presenterar kolisotopresultat erhållna från bladvax n-alkaner, trä och totalt organiskt kol från två icke-Marina sektioner från Newark-och Hartford-bassängerna i östra USA, som inkluderar CAMP-basalterna och som är tätt begränsade av magnetiska omkastningar, orbitalcykler och pollenstudier. Korrelationen utnyttjar nivåerna av ete och coincident kol-isotop utflykt och hettangian-Sinemurian gränsen 1.8 Mya senare, som fäste lägret episoden. Sektionerna är kalibrerade med hög (20-ky) precision. Dessa data matchas med orbitalt tvingade kol-isotopdata från marine St Audrie Bay, Storbritannien avsnitt, visar att den skarpa initiala negativa kol-isotop skift och utrotning horisont är synkrona i Marina och icke-Marina sektioner. De äldsta LÄGERBASALTERNA i Newark-och Hartford-bassängerna eftergår något efter utrotningshorisonten (med 20 ky i 20 ky), men i liknande marockanska sektioner kan basalterna vara samtidigt med utrotningshorisonten (6, 7).
eftersom exakta radiometriska åldrar har blivit tillgängliga har det fastställts att översvämningsbasaltepisoder är korta och svåra (med toppproduktion på mer än 1 miljon kubik kilometer under mindre än 1 miljon år, i de flesta fall) (4). Två andra stora massutrotningar har korrelerats med översvämningsbasaltepisoder: end-Cretaceous-händelsen (65 Mya) med Deccan-basalterna i Indien och end-Permian-händelsen (251 Mya) med sibiriska basalter. Emellertid är Deccan-utbrotten nu kända för att ha börjat före slutet-Cretaceous massutrotning/slaghändelse, och de sibiriska flödena är fortfarande bara grovt korrelerade med end-Permian die off (4).
Översvämningsbasaltepisoder kan vara viktiga orsaker till klimat och biologisk förändring.
mindre utrotningar och paleoklimatiska händelser är korrelerade med 55-Mya Nordatlantiska basalter (med Paleocene-Eocene Thermal Maximum eller PETM) och 183-Mya Karoo basalter (med en tidig Jurassic uppvärmning och utrotning händelse). För att bestämma en orsak-och-effekt-relation, vad vi behöver nu är tätt begränsade stratigrafiska studier som liknar Whiteside et al. (5) koppla lavaströmmarna till register över utrotningar och andra miljöstörningar i Marina och icke-Marina sektioner.
orsaker till utrotning
vad är mekanismen som orsakar utrotning? Klimatkylning från vulkaniska aerosoler i den övre atmosfären har föreslagits, liksom uppvärmning till följd av magmatiska koldioxidutsläpp. Magmatiska utsläpp av CAMP koldioxid var dock förmodligen för små för att ha påverkat klimatet kraftigt, och den långsiktiga kylningen från aerosoler är mycket osäker (8). De initiala negativa isotoputflykterna i Oz 13C i Newark, Hartford och St Audrie ’ s Bay-sektionerna antyder en massiv inmatning av 13C-utarmad metan som sammanfaller med lägrets början, och varaktigheten för den initiala kol-isotoputflykten uppskattas till endast 20-40 ky. En koldioxid Super växthus stöds av paleobotaniska studier (10) och bevis på en kris bland kalkhaltiga organismer i haven (11).
den mest sannolika källan till växthusgaser kan vara snabb frisättning från reaktioner mellan magmatiska intrång som åtföljer flödena och omgivande sediment. Till exempel Svensen et al. (12) föreslog att petm och tillhörande negativa kolisotoputflykter berodde på explosiv frisättning av 13C-utarmad metan från intrång av samtidiga basaltiska tröskelkomplex i organiska sediment. Ytterligare stöd för denna uppfattning kommer från närvaron av ovanliga magmatiska bergarter som produceras genom smältning av sediment i kontakt med Nordatlantiska intrång (13). På senare tid har en liknande modell föreslagits för utsläpp av växthusgaser från utbrottet av sibiriska och Karoo-basalterna, där intrång åtföljs av rör av starkt sprickad sten som indikerar explosiv frisättning av termogena gaser från de inkräktade sedimenten (14, 15).
katastrofer
oavsett den ultimata orsaken till utrotningar och klimatstörningar, resultaten av Whiteside et al. (5) tillhandahålla en övertygande länk mellan ete och LÄGERBASALTERNA. Erkännandet att katastrofala händelser som stora effekter eller översvämningsbasaltepisoder kan vara viktiga orsaker till klimat-och biologisk förändring representerar en havsförändring i geologiska vetenskaper. James Hutton (1726-1797) sägs ha upptäckt djup tid—den nästan ofattbara längden av geologisk tid—och Charles Lyell (1797-1875) tolkade djup tid som tillmötesgående tanken att de direkt observerbara långsamma och stadiga geologiska processerna som arbetar under långa åldrar kan förklara stora geologiska och biologiska förändringar. Däremot tenderar naturliga händelser av olika slag i den verkliga världen att följa ett invers-power-lagförhållande mellan frekvens F och magnitud M så att F = 1/MD, där D är positiv (se till exempel refs. 16, 17). Således tenderar små händelser (t.ex. jordbävningar, vulkanutbrott, effekter) att hända mycket oftare än potentiellt katastrofala stora händelser. Skälen är variabla, men i allmänhet finns det ett probabilistiskt förhållande mellan händelsens storlek och frekvens.
således måste begreppet djup tid ta hänsyn till det faktum att händelserna med den största storleken bör hända mycket sällan; i själva verket kan tiotals till hundratals miljoner år gå mellan de största händelserna. Betydelsen av djup tid är att även om vi förväntar oss extremt stora händelser endast mycket sällan, garanterar den långa geologiska tidsskalan praktiskt taget att potentiella katastrofer som storkroppspåverkan och översvämningsbasaltvolkanism kommer att hända då och då (kanske ganska ”ofta” jämfört med längden på geologisk tid) och resultaten av dessa mycket energiska händelser bör vara en viktig aspekt av de geologiska och biologiska uppgifterna.
fotnoter
- 1E-post: mrr1{at}nyu.edu.
-
Författarbidrag: MRR skrev papperet.
-
författaren förklarar ingen intressekonflikt.
-
se kompletterande artikel på sidan 6721.