Что такое сибирский трапп
Самое смертоносное извержение в истории планеты произошло в Сибири
Сибирские траппы — одна из самых крупных трапповых провинций мира, расположена на Восточно-Сибирской платформе. Сибирские траппы изливались на границе палеозоя и мезозоя, а именно пермского и триасовых периодов. Одновременно с ними произошло крупнейшее (пермо-триасовое) вымирание видов в истории Земли. Они развиты на площади около 4 млн км2, объем извергнутых расплавов составил порядка 2 млн км3 эффузивных и интрузивных пород.
Траппы развиты во всей Восточно-Сибирской платформе, в Хатангском прогибе, в Минусинской котловине, зона магматизма простирается и на шельфе Евразии, на дне Карского моря. В районе их развития расположены реки Нижняя Тунгуска, Подкаменная Тунгуска, Тюнг и др. Сибирские траппы слагают плато Путорана.
Эта катастрофа произошла четверть миллиарда лет назад и длилась, по всей видимости, сотни тысяч лет. За всё это время на поверхность вылилось порядка 2 миллиардов кубометров расплавленной породы. Она покрыла почти всю Западную Сибирь, что по площади сопоставимо с размерами Канады, и сформировала необычный рельеф.
Извержение было необычным. Вместо того чтобы извергаться из жерла громадного вулкана, лава изливалась на поверхность через крупные трещины в земле. Такой вид извержений носит название излияний базальта. Излияния могут быть спокойнее «обычных», но при этом гораздо более разрушительными. Лава обладала большой текучестью и могла распространяться на десятки и даже сотни километров, прежде чем застыть. Слой за слоем она покрывала землю, формируя причудливую ступенчатую форму рельефа.
В результате извержения сибирских траппов, следы которого найдены учеными, в атмосфере Земли оказалось огромное количество ядовитых веществ (например, мышьяк и хром), что вызвало «парниковый эффект» и уменьшение количества кислорода в атмосфере. В Мировом океане оказался пепел, в результате чего произошло изменение состава морской воды.
Что такое сибирский трапп
Сибирские траппы – следы самого мощного извержения в истории Земли
Сибирь хранит в себе следы, пожалуй, мощнейшего извержения вулканов за всю историю Земли. Оно произошло четверть миллиарда лет назад и длилось, по всей видимости, сотни тысяч лет. За всё это время на поверхность вылилось порядка 2 миллиардов кубометров расплавленной породы. Она покрыла почти всю Западную Сибирь, что по площади сопоставимо с размерами Канады, и сформировала необычный рельеф.
Извержение было необычным. Вместо того чтобы извергаться из жерла громадного вулкана, лава изливалась на поверхность через крупные трещины в земле. Такой вид извержений носит название излияний базальта. Излияния могут быть спокойнее «обычных», но при этом гораздо более разрушительными. Лава обладала большой текучестью и могла распространяться на десятки и даже сотни километров, прежде чем застыть. Слой за слоем она покрывала землю, формируя причудливую ступенчатую форму рельефа.
Именно за это породу и назвали «трапп», что происходит от шведского trape – «лестница». Такими породами сложена чуть ли не вся Исландия, поскольку излияния там происходят довольно часто.
Форма рельефа, которая формируется траппами, очень устойчива. Ведь траппы – это магматическая порода, а такой вид пород подвержен эрозии в значительно меньшей степени, нежели осадочные. Значит, рельеф, сформированный однажды гигантским излиянием, будет сохраняться ещё сотни миллионов лет.
С сибирскими трапами связана одна из научных загадок: возможно, столь крупное извержение стало причиной вымирания 90% видов на границе перми и триаса.
Извержения древних вулканов породили уникальный затерянный мир – плато Путорана. Это обширное, не затронутое цивилизацией базальтовое плато возвышается на севере Восточной Сибири немного севернее полярного круга. Продолжающееся поднятие территории приводит к образованию глубоких ущелий с крутыми склонами глубиной до 120 метров и длиной до 6 километров. Озёра глубиной до 400 метров. Более 25 тысяч озёр и огромное количество водопадов.
Сибирские траппы
Содержание
Географическое распространение
Траппы развиты во всей Восточно-Сибирской платформе, в Хатангском прогибе, в Минусинской котловине, зона магматизма простирается и на шельфе Евразии, на дне Карского моря. В районе их развития расположены реки Нижняя Тунгуска, Подкаменная Тунгуска, Тюнг и др. Сибирские траппы слагают плато Путорана.
Одновременно с типично трапповыми извержениями многочисленные магматические события произошли на ещё большей прилегающей территории. В это время образовались многочисленные базальтовые вулканы в Монголии, Забайкалье, на востоке и юге Казахстана. Это вулканы центрального типа, часто с лавами бимодальной серии. Они нетипичны для траппового магматизма, но их образование на незначительном удалении и в тот же период, возможно, указывает на связь с траппами.
Центр траппового магматизма располагался в районе Норильска. Здесь мощность формации максимальна, и образовывались крупные вулканические комплексы и расслоенные интрузии, с которыми связаны месторождения медно-никель-платиноидных руд. Восточнее Норильска расположена Маймеча-Котуйская щелочная провинция, в которой распространены щелочные горные породы: маймечиты, кимберлиты, пикриты, карбонатиты, мелилитолиты и др.
Связь с массовым вымиранием
Предположение о том, что именно трапповый магматизм вызвал пермо-триасовое вымирание, следовало из довольно точного совпадения обоих событий во времени. Однако до недавнего времени геофизические модели траппового магматизма не подтверждали это предположение. Так, расчётный темп выбросов углекислого газа был всего лишь сопоставим с современным антропогенным. Кроме того, давление мантийного плюма — восходящего потока вещества мантии — должно было ещё до разлития магмы образовать на поверхности земной коры огромный бугор высотой около 2 км, геологических свидетельств о котором обнаружено не было.
Только в 2011 году было показано, что вещество плюма содержало значительную примесь тяжёлых пород океанической коры, а потому вместо поднятия литосферы плюм постепенно разрушал её снизу. Океаническая кора содержит больше летучих веществ, поэтому выброс в атмосферу углекислого газа и хлороводорода был в несколько раз более мощным, чем предполагалось ранее, а также в значительной степени мгновенным. Новая модель разрешает описанные противоречия и подтверждает гипотезу о вулканической природе великого вымирания. [3]
Сибирские траппы и вулканизм Ангариды.
Географичкеское положение.
Современная площадь Сибирских Траппов составляет около 2 млн. кв. км., но ситается, что общая площадь траппового вулканизма на территории Ангариды составляла 7 млн. кв. км. Оценить площадь сопутсвующих излияний лавы на дне океана не представляется возможным. По оценкам при извержениях излилось примерно 4 млн. куб. км. базальтовых лав.
Механизм формирования Сибирских Траппов.
Если бы суперплюм вышел бы к земной коре под океаническим дном, дело бы закончилось мощными подводными извержениями и образованием миниконтинета, но суперплюм, поднимаясь из недр мантии уперся в материковую земную кору, расплавил ее базальтовый слой, что и привело к возникновению магмы, обогащенной металлами, а затем вызвал внедрение этой магмы вдоль разломов в гранитном слое земной коры Ангариды. Это внедрение сопровождалось мощным газообразованием, которое только усилилось, когда магма стала пробивать осадочный чехол, насыщенный углями, карбонатными породами, а возможно и нефтью с природным газом.
Следствием того, что магма была насыщена газами, стали мощнейшие эксплозивные извержения, следы которых были недавно обнаружены в Канаде. Во-первых, это вызвало вулканическую зиму, а во-вторых насытило атмосферу сернистым ангидридом и углекислым газом, что привело к парниковому эффекту после завершения вулканической зимы. Вулканическая зима не могла быть длинной, поскольку прорыв на поверхность базальтовой магмы уменьшал газовыделение.
В Восточной Сибири трапповый вулканизм привел к образованию покровов и интрузий, а в Западной Сибири возникла система рифтов, которая могла бы превратить регион в океан, если бы мантийная струя существовала дольше.
Считается, что извержения, сопровождавшие образование сибирских траппов продолжались около миллиона лет. Однако другие оценки дают сроки до 2,5 млн. лет. Однако, моделирование процессов траппового магматизма говорит, что сами извержения могли продолжаться порядка 100.000 лет, хотя с момента достижения суперплюмом земной коры до начала извержений могло пройти около 2,5 млн лет, в течение которых должна была нарастать тектоническая и вулканическая активность. Вполне возможно, что гигантские извержения просходили в несколько этапов в течение миллиона лет.
Сибирские Траппы и Пермско-Триассовое вымирание.
По времени возникновение сибирских траппов хорошо коррелируется с массовым вымиранием живых организмов в конце пермского периода. Вполне возможно, что вулканизм и стал причиной этого вымирания. При этом вулканическая зима могла погубить большую часть растительности, специализированных траводяных и связанных с ними хищников; а увеличение содержания в атмосфере парниковых газов могло стать фактором, который увеличил эволюционное давление на сохранившиеся виды. При этом колебания температуры океана и резкие изменения кислотности должны были стать факторами, определившими гибель морской фауны. Поскольку вымирание наземной фауны шло, как минимум, в два или три этапа, то вулканические извержения должны были проходить в несколько этапов, самым катастрофичным из которых должен был быть последний.
Ученые назвали причину Пермского вымирания
250 млн лет назад произошло Пермское вымирание, крупнейшее в истории Земли. За несколько десятков тысяч лет планета лишилась 96% морских видов, ¾ видов наземных позвоночных и ⅘ видов насекомых, что во много раз превосходит масштабы катастрофы, убившей динозавров. Ученые долго искали причины этой массовой гибели животных, в частности, пытались найти достаточно крупный метеоритный кратер, подходящий по датам. Но известно, что Пермское вымирание совпало во времени с излияниями лавы в районе Сибирских траппов.
Траппы — это, по сути, вулканы циклопических размеров. В ходе их извержений на поверхность выходит столько лавы, что она покрывает значительную часть материка, Сибирская трапповая провинция простирается от Уральских гор почти до озера Байкал и Якутска. У траппов нет ни жерла, ни даже выраженного центра — потоки жидкой лавы льются из многих щелей и образуют сравнительно плоские базальтовые скалы, формирующие уступы (по-шведски trappa — это лестница). Вместе с базальтом на поверхность выходят металлы, и потому не случайно, что город Норильск, живущий добычей никеля, меди, кобальта и платины, находится в районе наиболее мощных трапповых отложений.
Хоть потоки лавы 250 млн лет назад и залили большую часть Сибири, они не в состоянии объяснить гибель живых существ по всей Земле. Ин Цуйа из Университета Монклер и его коллеги из США, Китая, Норвегии и Нидерландов построили полную картину Пермского вымирания. Их статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. В качестве отправной точки исследователи выбрали данные о повышенном содержании углекислого газа в тот период. Чтобы получить подробную информацию о его источнике и темпах накопления, ученые проанализировали древние органические отложения, которые добыли из глубины Финнмаркского плато на севере Норвегии.
Углерод имеет два стабильных изотопа, 12 С и 13 C. Они ведут себя по-разному, легкий углерод-12 легче поглощается растениями, чем тяжелый углерод-13, но в разной степени в зависимости от вида растения, доступности питания, водного и температурного режимов и некоторых других условий.
С помощью анализа изотопов углерода тканей животного можно даже понять, чем оно питалось, а изучив отношение 12 С к 13 С в древесных кольцах, можно восстановить картину колебаний химического состава атмосферы.
Более точно датировать каждый пласт исследователям помогла астрохронология. Солнечное излучение со временем меняет интенсивность, что отражается в количестве гамма-излучения, достигающего Земли. Изучив следы этого излучения, физики построили надежную временную шкалу.
В результате Ин Цуйа и его команда выяснили, что Пермское вымирание было связано с резким увеличением в атмосфере количества углекислого газа, произведенного вулканами.
Судя по соотношению изотопов углерода в остатках наземных растений, эти выбросы были огромными: концентрация углекислого газа выросла в 13 раз за несколько тысяч лет, чему соответствуют дополнительные выбросы по 4,5 гигатонны углерода в год.
Наибольшую часть этого углерода выбросили непосредственно траппы, оставшаяся часть образовалась в ходе горения отложений угля и метана. Органика не смогла поглотить такое количество углекислого газа, его концентрация длительное время оставалась повышенной по сравнению с эпохой до извержения по меньшей мере в три раза, что привело к Триасовому потеплению.
Повышение концентрации углекислого газа также привело к глобальному закислению океана и повышению глобальной температуры с 25 до 40 градусов, что стыкуется с результатами анализа изотопов бора и кислорода в раковинах моллюсков той эпохи. Теперь ученых интересует, как быстро и с помощью каких механизмов углекислый газ удалялся из атмосферы. Это даст понимание, как можно справиться с современными выбросами этого парникового газа в результате человеческой деятельности и насколько эти выбросы опасны.