Pengasingan halogen dalam pembentukan perangkap Siberia boleh menyebabkan kepupusan Permian massal • Vladislav Strekopytov • Berita Sains mengenai "Elemen" • Geologi, Biologi

Pengasingan halogen dalam pembentukan perangkap Siberia dapat menyebabkan kepupusan Permian massal

Rajah. 1. Batu-batu basalt di Dataran Putoran, sebahagian dari wilayah magmatic Siberia, dibentuk oleh trapps. Foto dari wikiznanie.ru

Kepupusan besar-besaran terbesar dalam sejarah Bumi, yang berlaku pada akhir tempoh Permian kira-kira 252 juta tahun yang lalu, bertepatan dengan kegiatan gunung berapi yang sangat kuat di wilayah Siberia masa kini, yang menyebabkan pembentukan perangkap terbesar di dunia – perangkap Siberia. Hakikat bahawa kedua-dua peristiwa itu bersambung, para saintis hampir pasti, tetapi tidak begitu jelas apa hubungannya. Perbandingan komposisi xenolit dalam sampel batu yang dibawa ke permukaan sebelum dan selepas peristiwa ini mengesahkan hipotesis bahawa aktiviti gunung berapi diiringi oleh pelepasan sejumlah besar halogen dan sebatian yang tidak menentu yang boleh menyebabkan kerosakan yang tidak dapat diperbaiki ke atmosfera bumi dan menyebabkan bencana biosfera.

Di beberapa tempat di Bumi, jejak aktiviti gunung berapi yang paling dahsyat pada masa lalu telah dipelihara, yang mana semua letusan semasa tidak dapat dibandingkan: jumlah besar lava telah dicurahkan ke atas kawasan yang setanding dengan saiz ke seluruh negara selama ratusan ribu atau bahkan berjuta-juta tahun.Tidak terdapat kerucut vulkanik dan kawah yang biasa kepada kita, lava ditembusi ke permukaan melalui banyak keretakan di kerak bumi dan kerana kelikatannya rendah memenuhi dataran rendah dan tersebar di jarak yang jauh. Cepat atau lambat, proses sedemikian berhenti, lava membeku, dan hakisan berlaku. Sekarang di tempat-tempat seperti itu ada ciri melegakan pelepasan (Rajah 1) – trapps (dari bahasa Sweden trappa – "tangga ")

Perangkap Siberia (Rajah 2) adalah salah satu wilayah lalat terbesar (lihat wilayah-wilayah besar dan berita utama di provinsi-provinsi yang besar. Mereka dibentuk kira-kira 252 juta tahun dahulu. Pada masa yang sama, kepupusan Permian yang besar berlaku – mungkin bencana terbesar dalam sejarah kehidupan di Bumi: dalam masa yang sangat singkat (kira-kira 1 juta tahun, dan menurut beberapa anggaran – lebih cepat), kira-kira 96% daripada haiwan laut mati, 70% vertebrata terestrial dan lebih daripada 83% spesies serangga. Adalah semulajadi untuk mengandaikan bahawa kedua-dua peristiwa ini saling berkaitan.

Rajah. 2 Peta Wilayah Perangkap Siberia. Imej dari ru.wikipedia.org

Sekarang para saintis tidak mempunyai keraguan tertentu mengenai hal ini, tetapi setakat ini mekanisme konkrit tidak jelas, yang mana pembentukan perangkap Siberia menyebabkan akibat buruk terhadap biosfera.Masalahnya juga adalah pada kenyataannya terdapat banyak wilayah magmatic besar di Bumi (Gambar 3), tetapi pembentukannya tidak selalu mungkin dikaitkan dengan kepupusan. Oleh itu, kita perlu memikirkan apa yang membuat perangkap Siberia begitu "mematikan" dan apa yang begitu istimewa tentang mereka.

Rajah. 3 Wilayah lalat besar (LIP). Orange menunjukkan perisai merah jambu – platform biru – orogen, biru ungu dan gelap – wilayah lalat besar, kuning – terbentang kerak, warna biru – Umur kerak lautan. Gambar dari en.wikipedia.org

Ancaman kepada keseimbangan semulajadi global dalam hal aktiviti gunung berapi secara massal biasanya tidak diwakili oleh produk-produk effusions sendiri (lava, tuff, abu, dll.), Tetapi pelepasan emisi gas gunung berapi, yang kebanyakannya adalah toksik kepada organisma hidup atau mempengaruhi komposisi dan fizikal sifat atmosfera. Walau bagaimanapun, agar kesan ini menjadi ketara pada skala global, jumlah pelepasan ini mesti sangat besar. Data terdahulu yang ada pada kandungan klorin dan halogens lain, serta keseluruhan set unsur-unsur tidak menentu dalam mantel atas, di mana bilik magma terbentuk, bercanggah dengan andaian yang sama.Tugas saintis adalah untuk mendapatkan pengesahan pengumpulan volum besar komponen yang tidak menentu di ruang magma di bawah platform Siberia.

Langkah pertama ke arah ini telah dibuat pada 2011, apabila kumpulan antarabangsa yang diketuai oleh saintis dari Rusia mencadangkan model baru untuk pembentukan perangkap Siberia (lihat berita Menyambung kepupusan besar-besaran dengan gunung berapi menerima pengesahan baru, Elemen, 19 September 2011). Meneliti komposisi kimia basalt Siberia, para penulis menyimpulkan bahawa campuran yang signifikan dari batu-batu yang diproses dari kerangka lautan ditenggelamkan di dalam mantel semasa proses subduksi. Kerangka lautan yang mengandungi lebih banyak komponen yang tidak menentu daripada batu mantel, serta air laut yang digerakkan ke dalam zon subduksi, boleh menjadi sumber komponen yang tidak menentu dalam ruang magmat mantel. Walau bagaimanapun, adalah tidak tepat untuk mengira jumlah mereka melalui komposisi basalt, kerana kebanyakannya dalam proses aktiviti gunung berapi dilepaskan ke atmosfera, dan tidak terkumpul dalam lava pengerasan. Pendekatan yang berbeza diperlukan.

Ahli geologi di bawah arahan Michael Broadley (Michael W.Broadley) dari Pusat Penyelidikan Petrografi dan Geokimia di Vandyovr-le-Nancy (Perancis), yang menjadi penyokong hipotesis mantap yang disebut – pandangan yang paling umum di kalangan saintis tentang sumber magmas basalt perangkap wilayah – memilih xenolith mantel terperangkap oleh magma dan dibawa ke permukaan (Rajah 4). Setelah mempelajari xenolith peridotit dari paip Kimberlite Udachnaya (360 juta tahun dahulu) dan Nude (250 juta tahun), saintis dapat memperoleh gambaran mengenai komposisi lapisan dalam litosfera di bawah wilayah Siberia moden sebelum dan selepas letusan perangkap Siberia.

Rajah. 4 Contoh xenolith mantel, dibawa ke permukaan akibat letusan gunung berapi, dalam cahaya terpolarisasi. Foto salah seorang penulis penyelidikan yang dibincangkan (M. Brodley) dari geologypage.com

Halogens dan gas mulia dalam xenolith mantel telah dianalisis menggunakan spektrometri jisim neutron. Ternyata contoh-contoh batuan mantel atas kepunyaan masa sebelum permulaan penyusutan massal perangkap Siberia tepu dengan unsur-unsur dari kumpulan halogens – klorin, bromin dan iodin, dan kemudian, "pasca-perangkap" sampel tidak lagi mengandung halogens.Dari sini, para penulis menyimpulkan bahawa semasa penyebaran besar-besaran perangkap Siberia, bersama-sama dengan lava, sejumlah besar halogens gas dilemparkan ke permukaan, yang boleh membawa kepada perubahan iklim dan kemusnahan alam sekitar yang ketara, termasuk pembentukan hujan asid, pengasidan laut, kekurangan lapisan ozon, dan sebagai akibatnya, kejatuhan biosfera (lihat Peranan pengasidan tajam lautan dalam kepupusan besar-besaran pada masa permulaan tempoh Permian dan Trias, Elemen, 14 April 2015). Dengan sendirinya, senyawa yang tidak menentu klorin, bromin, yodium dan astatin adalah toksik, dan pemusnahan lapisan ozon yang disebabkan oleh mereka membawa kepada fakta bahawa permukaan planet ini terdedah kepada sinaran kosmik yang mematikan.

Penulis mengira jumlah primer takungan mantel halogen berdasarkan komposisi xenoliths dari paip Udachnaya dan jumlah magma yang dituangkan. Memandangkan wilayah Siberia moden di Perm Permulaan kurang dari 1 juta tahun menumpahkan kira-kira 4 × 106 km3 lava basaltik, dan kandungan klorin, bromin dan iodin dalam xenolit peridotit dari paip Udachnaya melebihi kandungan purata unsur-unsur ini dalam basalt moden di bahagian tengah laut (MORB),terbentuk dari mantel atas yang sudah habis (letih) masing-masing, 125, 675 dan 100 kali, jumlah halogen di dalam takungan mantel atas Permian atas adalah 0.6-1.5 × 1019 kg klorin, 1.6-2.7 × 1017 kg bromin dan 0.5-1.1 × 1014 kg yodium. Ini adalah kuantiti yang sangat penting bahawa, apabila dilepaskan ke atmosfera, dapat membawa kepada penstrukturan semula yang serius kitaran global unsur-unsur yang tidak menentu.

Sebagai tindak balas kepada soalan mengenai sumber utama halogens di ruang magma di wilayah perangkap Siberia, saintis mengemukakan hipotesis berikut. Plume mantel yang menaik, melalui lapisan bawah litosfera, mengasimilasi halogen di dalamnya, yang asalnya mempunyai asal mantle, dan yang sampai di sana sebagai akibat penyusupan air laut yang lemah. Hasil daripada proses metasomatik yang disebabkan oleh tindakan cecair yang datang dari permukaan (dalam proses subduksi), di atas mantle pengayaan tambahannya dengan sebatian yang tidak menentu telah terjadi. Hasil daripada pencairan oleh plum litosfera, sehingga 70% daripada halogens "litosferik" telah ditukar kepada komposisinya (mengikut pengiraan penulis artikel).

Para penulis menyimpulkan bahawa sifat interaksi antara bulu dan litosfera,dan juga komposisi litosfera adalah faktor utama untuk pengumpulan volatil di ruang magma di wilayah-wilayah yang sangat sibuk, yang seterusnya menentukan betapa kritikal dari sudut pandangan ekologi akan menjadi akibat daripada letusan massa di dalamnya. Dalam kes wilayah magmatic Siberia Late Permian, kedua-dua faktor ini berfungsi: litosfera yang mendasari, yang diwakili oleh kerangka lautan yang diubahsuai secara metasomatik, diperkaya dengan komponen yang tidak menentu, yang kemudian diasimilasi dan dibawa ke permukaan oleh bulu mantap yang menaik.

Sumber: Michael W. Broadley, Peter H. Barry, Chris J. Ballentine, Lawrence A. Taylor, Ray Burgess. Kepupusan End-Permian diperkuat oleh volatil lithospherik yang dikitar semula plume-induced volatiles // Alam Geoscience. 2018. DOI: 10.1038 / s41561-018-0215-4.

Vladislav Strekopytov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: