ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 3, с. 416-424
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.461.8
АБИОТИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ ВЕЛИКОГО МАССОВОГО ВЫМИРАНИЯ МОРСКОЙ БИОТЫ НА РУБЕЖЕ ТРИАСА И ЮРЫ
© 2015 г. М. С. Бараш
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: barashms@yandex.ru Поступила в редакцию 08.04.2014 г.
В интервале триасово-юрской границы вымерло 80% видов морских организмов. Рассматриваются основные гипотезы о причинах этого массового вымирания. "Триггером" вымирания было мощное излияние базальтов в Центрально-Атлантической магматической провинции. Кроме того, обнаружен ряд метеоритных кратеров. Под влиянием космических причин на Земле развились две основные последовательности событий: земные, приводящие к мощному вулканизму, и космические — импакт-события. Они вызвали сходные последствия: выбросы вредных химических соединений и аэрозолей. Возникли парниковый эффект, затемнение атмосферы, препятствующее фотосинтезу, стагнация океана, аноксия. Сократилась биопродуктивность, разрушились пищевые цепи. В итоге были нарушены все жизненно важные процессы, и произошло вымирание значительной части биоты.
DOI: 10.7868/S0030157415030016
Триасовый период (251—199.6 млн. л. н.) был временем восстановления и развития биоты океанов после великого массового вымирания на рубеже палеозоя и мезозоя, на границе пермского и триасового периодов. Однако в конце триаса произошло следующее из пяти великих массовых вымираний фанерозоя, которое охватило и морские, и наземные сообщества. По интенсивности это было третье крупнейшее массовое вымирание после пермского и мелового. Предполагается, что в интервале длительностью от 600 тыс. л. до 8.3 млн. л. вымерло 47% родов, 80% видов [19, 44]. Важнейшим тектоническим фоном всех процессов были дезинтеграция Пангеи и рифтообразование при открытии пра-Атлантического океана (рис. 1).
Из 257 семейств животных, которые жили в позднем триасе и ранней юре, в конце рэта, у границы триаса и юры (Triassic-Jurassic boundary —TJB) вымерло 61 семейство, однако 32 исчезло на несколько млн. лет раньше, в нории [11]. Вымерло 48% родов беспозвоночных, главным образом головоногих, двустворок, гастропод и брахиопод [38]. Таксоны аммонитов постепенно вымирали к концу триаса. В интервале границы триаса и юры исчезло не менее шести надсемейств аммонитов, выжило в условиях кризиса только одно [16] (рис. 2). Вымирание в разной степени затронуло разные таксоны. Так, среди двустворчатых моллюсков и брахиопод больше пострадали формы с крупными раковинами и небольшими ареалами. Наиболее пострадали эндемичные и глубоководные формы, наименее — космополитные. Среди радиолярий вымирания отмечены на родовом уровне. Все 35 семейств гастропод рэта пережили катастрофу на TJB. Мало пострадали рыбы, вероятно, имело место массовое
вымирание морских рептилий [37]. В Европейском регионе в конце триаса погибло 92% видов и 42% родов морских организмов, а в наземных экосистемах некоторых районов — около 50% четвероногих и до 95% видов растений [11].
В конце триаса произошло глобальное исчезновение многих рифообразующих организмов, прежде всего склерактиниевых кораллов и губок: вымерло 50 родов, выжило 11. Исчезли коралловые рифы и почти все известковые губки (16 из 18 семейств). Таким образом, произошло полное уничтожение рифовых экосистем [17]. Массовому вымиранию подверглись остракоды, фораминиферы, кокколитофориды, радиолярии, динофлагелляты.
Массовое исчезновение в позднем триасе не было единовременным событием. Вымирания ам-моноидей, брахиопод, конодонтов были ступенчатыми. Выделяются отдельные события с увеличением скорости вымирания к концу триаса: в среднем, позднем и в конце норийского века, а также в конце рэта [23]. Морские рептилии претерпели существенное вымирание еще раньше — в конце ла-динского века.
Детальные микропалеонтологические, геохимические и литологические исследования интервала триасового кризиса проведены в Австрийских Альпах [9]. В конце рэта сократилось количество и размеры доминирующего вида известкового нано-планктона РпторНавга Маззка, что коррелирует-ся с повышением 8180 и постепенным падением значений 813Скарб. В комплексах донных форами-нифер уменьшилось обилие и разнообразие таксонов с известковыми раковинками и стали доминировать агглютинирующие виды. Эти данные по-
казывают сокращение карбонатной продукции, вплоть до почти полного отсутствия известковых нанофоссилий и бентосных фораминифер в самом конце триаса. Катастрофические условия времени массового вымирания характеризуются обилием агглютинирующих фораминифер ТгосИаттта.
Рассматриваются четыре основные гипотезы о причинах массового исчезновения организмов в конце триаса: мощный вулканизм и сопровождающие его явления, климатические колебания, изменения уровня моря с сопутствующей аноксией, и импакт-события (удары астероидов). Предполагается [20 и др.], что основным "триггером" переворотов, как морской, так и наземной биот была единая глобальная причина. Она проявляется в совпадении времени мощного излияния базальтов в Центрально-Атлантической Магматической провинции (ЦАМП), пик интенсивности которого оценивается в 199.0 ± 2.4 млн. л. н. [26], со временем массового вымирания на Т1Б около 200 млн. л. н. [32]. Возможно, это излияние было крупнейшим, по крайней мере, по площади. Оно охватывает более 7 млн. км2, от Франции до Южной Бразилии. Излилось более 2.5 х 106 км3 базальтов [25].
На восточной окраине Северной Америки, в Южной Америке, в северо-западной Африке и юго-западной Европе имеются свидетельства активных тектонических событий, сопровождавшихся вулканической деятельностью. Это связывается с главной фазой рифтообразования, которое предшествовало открытию пра-Атлантического океана. При извержениях имели место выброс пеплов, дегазация базальтов, выделение значительных количеств СО2 и 802, которые должны были повлиять на состав атмосферы и океана.
Сопоставление возраста начала базальтовых излияний в ЦАМП и уровня массового вымирания на ТТБ противоречиво, т.к. разные определения дают несколько отличные результаты, вплоть до более позднего начала излияний [19]. Однако и—РЬ возраст границы по мультизернам циркона был оценен в 199.6 ± 0.4 млн. л. н. [32]. А возраст излияний базальтов ЦАМП в Канаде методом 206рь/238и по зерну циркона был оценен как 201.27 ± 0.27 млн. л. н. [35]. Эти данные позволяют соотносить время излияния базальтов с началом массового вымирания. Новая высокоточная и/РЬ геохронология по вулканическим пеплам из независимых морских стратиграфических разрезов показала. что триасово-юр-ский биологический кризис коррелируется с началом наземных вулканических излияний в ЦАМП в пределах менее 150 тыс. лет [36]. Авторы проанализировали три слоя вулканических пеплов, включающих ТТБ, в бассейне Пукара (Рисага) в северном Перу и слой пепла в разрезе каньона Нью-Йорк в штате Невада (США). Авторами было показано, что сопутствующее падение и поднятие уровня моря и негативный пик 813С в самом конце триаса имели место в течение менее 290 тыс. лет. Такие быстрые
Рис. 1. Центрально-Атлантическая магматическая провинция (ЦАМП), связанная с рифтообразовани-ем при дезинтеграции Пангеи в триасе [26]. 1 — вулканиты; 2 — силлы; 3 — группы даек.
флюктуации уровня моря в глобальном масштабе предполагают, что вымирание на Т1Б было тесно связано с глобальным похолоданием и потенциально вызвано вулканизмом ЦАМП (рис. 3).
Минералогическое изучение самого верхнего слоя рэта в Северных Австрийских Альпах [33] выявило псевдоморфозы кристаллов пироксена и амфибола, образовавшиеся из дистального мафического вулканического пепла. Обнаружены сферические зерна, образовавшиеся по вулканическому стеклу. Эти признаки пеплового слоя, который отложился близко к Т1Б, интерпретированы как прямое доказательство вулканизма в ЦАМП, совпадающего или непосредственно предшествовавшего массовому вымиранию, и первоначальной отрицательной изотопно-углеродной аномалии. Состав глинистых минералов над границей отражает выветривание в условиях жаркого и гумидного парникового климата. Данные показывают прямую связь между самыми верхними морскими отложениями триаса и материалом из ЦАМП. Свидетельствами существенного влияния вулканической активности ЦАМП на изменения условий среды у Т1Б в морской среде являются сдвиг соотношения
д
о
и р
е Пе
с а
и р
Т
с у
р
Плинсбах
-189.6—
Синемюр
-196.5 —
Хеттанг
— 199.6— Рэт
— 203.6-
Норий 216.5
Аммониты
Рифовые организмы
Рис. 2. Вымирание аммонитов и рифовых организмов в конце триаса (по [16], с изменениями; возраст границ ярусов, млн. л. н., по [21]).
Рэт (Tr)
Вымирание
Хеттанг (J)
Похолодание Потепление
<<290000 лет | 1
Рис. 3. Колебания уровня моря, климата и 513еопг в интервале TJB в разрезе каньона Нью-Йорк (Невада, США). Интервал вымирания охватывает 8 м разреза (по [36], упрощено).
изотопов Os и повышения концентраций Re and Os [10]. Все это подтверждает идею, что вулканизм ЦАМП вызвал климатические и другие изменения среды, которые, в свою очередь, отразились в изотопно-углеродных аномалиях и привели к массовому вымиранию.
Резкое изменение условий среды у TJB вдоль окраин пра-океана Тетис отразилось в коренной смене типа седиментации: бедные органическим веществом триасовые осадки в юре сменились бога-
тыми органикой черными сланцами [43]. Биомаркеры в образцах из Германии показали эвксинское состояние фотической зоны и серию положительных и отрицательных изотопно-углеродных отклонений в начале хеттангского века. Меняются комплексы фитопланктона: хромофиты (красные водоросли) замещаются зелеными хлорофилловыми водорослями при возникновении эвксинских условий, вызванных повышением соленостной стратификации и потеплением приповерхностных вод. Длительная аноксия океана объясняется парнико-
Рис. 4. Зимние и летние температуры поверхности, смоделированные для условий 4-кратного увеличения РСО2 в атмосфере (по [20], с изменениями).
выми условиями и повышением поступления в океан питательных веществ в результате базальтового вулканизма. Освобождение летучих компонентов при базальтовом вулканизме, их вза
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.