Почему в триасе не вымерли динозавры?

A large igneous province (LIP) - Крупная магматическая провинция - что это такое?

Постараемся, по-возможности, доступно передать в конспекте последние предположения, принятые в научном мире, о связи - магматические явления и вымирание.

Основные понятия. Земные плиты. Океанские плиты. Процессы создания и взаимодействия

Земные плиты

Земля имеет текучее ядро. Ядро балансирует в менее текучей конвективной мантии. Они образовали при остывании и загустении со временем внешнюю оболочку, состоящую из нескольких дискретных тектонических плит, дрейфующих на твердой конвективной мантии.
Зона субдукции — линейная зона на границе литосферных плит, вдоль которой происходит погружение одних блоков земной коры под другие. Чаще всего в них более тяжёлая и тонкая океаническая кора пододвигается под окраину континента или под островную дугу, погружаясь в мантию.
Дрейф мантии обусловлен опусканием холодных тектонических плит во время субдукции и поднятием плюмов горячего материала с более низких уровней.

Рельеф Земли - это отражение процессов: растяжение/сжатие, утолщение/утончение, изгиб тектонических плит по мере их взаимодействия с мантией и друг с другом.

Океанские плиты

Создание океанских плит происходит при спрединге, апвелинге и субдукции - это общепризнанные основы тектоники океанских плит.
Спрединг — геодинамический процесс раздвигания жёстких литосферных плит под действием нагнетаемого снизу магматического расплава в области рифтов срединно-океанических хребтов.
Апвеллинг — подъём глубинных вод океана к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные и богатые биогенами воды из глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенами поверхностные воды.
При этом подъем горячих материалов мантии и опускание более холодных океанических плит вызывают мантийную конвекцию.
Конвекция — вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передаётся струями и потоками самого вещества. Существует так называемая естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения.
В модели мантийной конвекции тектонические плиты расходятся на срединно-океанических хребтах, где горячая порода мантии течет вверх (кнаружи), заполняя пространство. Плейт-тектонические процессы составляют подавляющую часть вулканизма Земли.

LIP - крупные магматические провинции

Помимо эффектов конвективного движения, глубинные процессы оказывают и другое влияние на топографию поверхности. Конвективная циркуляция вызывает восходящие и нисходящие потоки в мантии Земли, которые отражаются на местных поверхностных уровнях. Горячие материалы мантии, поднимающиеся вверх в виде плюма, могут распространяться радиально под тектонической плитой, вызывая области поднятия. Эти восходящие шлейфы играют важную роль в формировании LIP.
Крупная магматическая провинция (LIP) — чрезвычайное скопление магматических пород, в том числе интрузивных (силлы, дайки) и экструзивных (лавовые потоки, отложения тефры), возникающих при движении магмы через земную кору к поверхности.

Статистически, большая часть объема базальтовой LIP формируется менее чем за 1 миллион лет. По создании, LIP часто имеют площадь в несколько млн. км2 и объемы в 1 млн. км3.  Одна из загадок происхождения таких LIP состоит в том, чтобы понять, как огромные объемы базальтовой магмы образуются за такие короткие временные масштабы. При этом скорость излияния магмы на порядок превышает скорость излияния базальтов срединно-океанических хребтов.

Источник многих или всех LIP приписывается разным моделям: то мантийным плюмам, то процессам, связанным с тектоникой плит, то горячим точкам, то ударам метеоритов.
Модель плюма (основная) имеет альтернативную модель: разрывы вызваны напряжениями, связанными с плитами (а не с плюмом). Плиты раскололи литосферу, позволяя расплаву достичь поверхности из неглубоких неоднородных источников.

Постулируется, что большие объемы расплавленного материала, образующие LIP, вызваны конвекцией в верхней мантии, которая является вторичной по отношению к конвекции, вызывающей движение тектонических плит.

Было высказано предположение, что геохимические данные подтверждают ранний резервуар, который просуществовал в мантии Земли около 4,5 мдрд. лет. Постулируется, что расплавленный материал произошел из этого резервуара, внося свой вклад в базальтовые "наводнения" на Земле Баффина, около 60 млн. лет назад. Базальты с плато Онтонг-Ява имеют сходные изотопные характеристики и сигнатуры микроэлементов, предполагаемые для раннего земного резервуара.

Горячие точки

Хотя большая часть вулканической активности на Земле связана с зонами субдукции или срединно-океаническими хребтами, существуют значительные области долгоживущего обширного вулканизма, известные как "горячие точки". Вулканизм горячих точек лишь косвенно связан с тектоникой плит. По всему миру выявлено множество горячих точек разного размера и возраста. Эти горячие точки движутся медленно относительно друг друга, но перемещаются на порядок быстрее относительно тектонических плит, что свидетельствует о том, что они не связаны напрямую с тектоническими плитами.
Цепь подводных гор
"Император" (Гавайи), на Тихоокеанской плите, является одним из примеров, прослеживающих миллионы лет относительного движения, когда плита движется над горячей точкой Гавайев.


Гипотезы причинно-следственной связи: образование и извержение LlP в триасе и вымирание в триасе

Формирование LIP по-разному связывают либо с мантийными плюмами, либо с процессами, связанными с дивергентной тектоникой плит. Быстрое формирование некоторых LIP и быстрые климатические изменения за последние 500 миллионов лет совпадает по времени с массовыми вымираниями, что привело к многочисленным гипотезам о причинно-следственных связях.
Установлено, что LIP принципиально отличаются от любых других действующих в настоящее время вулканов или вулканических систем.

Извержения или закладки LIP, по-видимому, в некоторых случаях происходили одновременно с океаническими бескислородными событиями и событиями вымирания. Наиболее важными примерами являются Сибирские ловушки (пермско-триасовое вымирание), Центрально-Атлантическая магматическая провинция (триас-юрское вымирание),
Деканские ловушки (мело-палеогеновое вымирание) и Кару-Феррар (плинсбахско-тоарское вымирание).

Мы рассматриваем триас-юрское вымирание в связи с образованием Центрально-Атлантической провинции. Предлагается несколько механизмов для объяснения связи LIP с событиями исчезновения.
Магматическая провинция Центральной Атлантики (CAMP*) является крупнейшей континентальной магматической провинцией Земли: занимаемая площадь примерно 11 млн. км2, объем магматического потока от двух до шести млн. км3. Извержения вулканов CAMP (Магматическая провинция Центральной Атлантики) произошли около 201 млн. лет назад, распределившись на четыре импульса продолжительностью более ~ 600 000 лет.
LlP состоит в основном из мезозойского базальта, образовавшегося до распада Пангеи. Последующий распад Пангеи, ближе к концу триасового и началу юрского периодов, создал Атлантический океан, но мощный магматический апвеллинг оставил в наследство базальтовые дайки, силлы и лавы.

В настоящее время они распространены на обширной территории вокруг нынешней центральной части Северной Атлантики, включая крупные месторождения на северо-западе Африки, юго-западе Европы, а также на северо-востоке Южной Америки и юго-востоке Северной Америки. Дайки, силлы и лавы найдены в виде континентальных толеитовых базальтов в субаэральных потоках и интрузивных телах.

Геологическое событие LlP связано с триасово-юрским вымиранием:
- при извержении базальтовых LIP на земную поверхность выделяются большие объемы сульфатного газа, образующего в атмосфере серную кислоту; этот процесс происходит с поглощение тепла и вызывает существенное охлаждение (например, извержение Лаки в Исландии, 1783 г.);
- при извержении океанических LIP происходят реакции прямого окисления металлов в гидротермальных жидкостях, что снижает содержание кислорода морской воды;
- процесс цветения водорослей так же происходит с потреблением большого количество кислорода.
На изменение газового состава атмосферы повлияли и другие процессы (например, в континентальных "морях"), но как дополнительные.


Триас. Суперконтинет Пангея

Триас начался после пермско-триасового вымирания, в результате которого биосфера Земли обеднела. В середине триаса жизнь восстановила свое прежнее разнообразие.

В триасовой летописи можно выделить три категории организмов:
1. Выжившие после периода вымирания;
2. Новые группы, которые процветали недолго;
3. Другие новые группы, которые продолжали доминировать в мезозойскую эру.

1. Терапсиды - позвоночные, доминирующие в пермском периоде, сократились на протяжении всего периода. Первые настоящие млекопитающие, сами по себе являющиеся специализированной подгруппой терапсидов, эволюционировали также в этот период,
Фитозавры, наиболее распространенные там ископаемые, претерпели изменения только на уровне рода, а количество видов осталось прежним.
Некоторые этозавры, следующие по распространенности четвероногие и ранние динозавры остались без изменений. Однако и фитозавры, и этозавры были среди групп рептилий-архозавров, полностью уничтоженных вымиранием в конце триаса,
2. Рептилии были главными наземными позвоночными в то время.
Архозавры, ставшие доминирующими рептилиями в этот период, были в первую очередь псевдозухиями, предками современных крокодилов. В то же время некоторые архозавры стали птерозаврами, впервые среди позвоночных специализируясь на полете,
3. Некоторые ранние динозавры вымерли, а некоторые адаптировались и создали новые группы, которые вымерли спустя 150 млн. лет, в меловой период.

В течение триаса почти вся суша Земли была сосредоточена в единый суперконтинент, Пангея (буквально, «Вся земля»). Этот суперконтинент был более или менее сосредоточен на экваторе и простирался между полюсами, хотя с течением времени он действительно дрейфовал на север. Южная Пангея, также известная как Гондвана, состояла из тесно сжатых кратонов, соответствующих современной Южной Америке, Африке , Мадагаскару, Индии, Антарктиде и Австралии. Северная Пангея, также известная как Лавруссия или Лавразия, соответствует современной Северной Америке и фрагментированным предшественникам Евразии.

Океаны

Западный край Пангеи лежал на краю огромного океана Панталасса (буквально: «Все моря»), что примерно соответствует современному Тихому океану. Практически вся глубоководная кора, существовавшая в триасовый период, была переработана в результате субдукции океанических плит, поэтому об открытом океане того времени известно очень мало. Большая часть информации о геологии и морской жизни Панталассана получена из островных дуг и редких отложений морского дна , сросшихся с окружающими массивами суши, такими как современная Япония и западная часть Северной Америки.

Киммерийские террейны

На восточную окраину Пангеи вторгалась пара обширных океанических бассейнов: океаны Неотетис (или просто Тетис) и Палео-Тетис.
Они простирались от Китая до Иберии, приютив обильную морскую жизнь на своих мелководных тропических окраинах. Они были отделены друг от друга длинной цепочкой микроконтинентов, известных как киммерийские террейны. Киммерийская кора отделилась от Гондваны в ранней перми и дрейфовала на север в течение триаса, увеличивая океан Неотетис, который образовался по их следам. В то же время они заставили океан Палео-Тетис сжаться, поскольку он погружался под Азию. К концу триаса океан Палео-Тетис занимал небольшую площадь, и киммерийские террейны начали сталкиваться с южной Азией. Это столкновение, известное как киммерийский орогенез, продолжалось в юрский и меловой периоды, в результате чего образовалась цепь горных хребтов, простирающихся от Турции до Малайзии.

Поздний Триас

Причина позднетриасового вымирания науке не известна. Два процесса влияли друг на друга:  извержения огромных вулканов сопровождало вымирание флоры и фауны. Процессы произошли, когда суперконтинент Пангея начал распадаться примерно от 202 до 191 млн. лет назад.
Извержения вулканов образовало Центрально -Атлантическую магматическую провинцию (CAMP). Это крупнейшие известные внутренние вулканические явления с тех пор, как планета впервые остыла и стабилизировалась.

Сопутствующие причины

Другие возможные, но менее вероятные причины вымирания включают глобальное похолодание или даже удар болида, который стал причиной ударного кратера. Кратер, содержащий водохранилище Маникуаган в Квебеке (Канада). Однако возраст импактного расплава Маникуагана составляет 214 ± 1 млн лет назад.

Дата границы триаса и юры также была недавно установлена более точно - 201,4 млн. лет назад. Обе даты становятся более точными за счет использования более точных форм радиометрического датирования, в частности, распада урана на свинец в цирконах, образовавшихся во время удара. Таким образом, данные свидетельствуют о том, что удар Маникуагана предшествовал концу триаса примерно на 10 ± 2 млн лет назад. Следовательно, это не могло быть непосредственной причиной наблюдаемого массового вымирания.

Другая версия

Количество вымираний в позднем триасе оспаривается. Некоторые исследования предполагают, что к концу триаса существует по крайней мере два периода вымирания, разделенных 12–17 миллионами лет. Но против этого выступает недавнее исследование фауны Северной Америки. В Окаменелом лесу на северо-востоке Аризоны находится уникальная толща позднекарнийских-ранненорийских наземных отложений. Анализ, проведенный в 2002 г., не выявил значительных изменений в палеоокружающей среде.

Тогда кажется вероятным, что имело место какое-то вымирание в конце Карнии, когда вымерло несколько групп травоядных архозавроморфов, в то время как крупные травоядные терапсиды — каннемейероидные дицинодонты и траверзодонтные цинодонты — сильно сократились в северной половине Пангеи (Лавразии).

Выжившие динозавры

Огромный суперконтинент Пангея просуществовал до середины триаса, после чего начал постепенно расторгаться на два отдельных массива суши: Лавразию на севере и Гондвану на юге.

Глобальный климат во время триасового периода был в основном жарким и сухим, с пустынями, охватывающими большую часть внутренней части Пангеи. Однако климат изменился и стал более влажным, когда Пангея начала расходиться. Конец периода был отмечен еще одним крупным вымиранием (триасово-юрским), которое уничтожило многие группы, в том числе большинство псевдозухий (предков крокодилов), и позволило динозаврам взять на себя господство в юрском периоде, занять многие освободившиеся ниши. Динозавры становились все более доминирующими, многочисленными и разнообразными, и оставались такими в течение следующих 150 млн. лет. Настоящая «эпоха динозавров» приходится на следующие юрский и меловой периоды, а не на триасовый - окончательно установили учёные.

Где выживали динозавры:
Гиссарский хребет,
Зеравшанский хребет

Гиссарский хребет - водораздел бассейнов рек Зеравшан и Амударья.
Гиссарский хребет сложен древними кристаллическими породами, сланцами и песчаниками, прорванными интрузиями гранитов. Разнообразны карстовые явления (пещеры).

Горы Байсунтау (узб. Boysuntog') — западный отрог Гиссарского хребта.
В Байсунтау найдены окаменелые следы динозавров, живших 60 млн лет назад. Здесь же находится всемирно известная пещера Тешик-Таш ("Дырявый Камень"), где в 1938—1939 гг. открыли захоронение неандертальской девочки мустьерской культуры.О том, что это захоронение сделали вывод по рогами горных козлов, вкопанными в землю вокруг останков. Возможно, это свидетельство обдуманных действий неандертальцев.

Южные склоны Гиссарского хребта

На южных склонах Гиссарского хребта, в долине реки Хиссор, организован природный заповедник Ширкент.
В северной части парка находится поселение Пашмикухна.
Южная граница парка проходит вблизи села Ширкент. Близ южной границы располагаются развалины Киргизкишлака.
С севера парк имеет естественную границу - хребет Мечетли (Колырга). С запада - водораздел реки Обизаранг, с востока — водораздел реки Каратаг.

В парке Ширкент обнаружены следы динозавров (три разновозрастных местонахождения), с общим количеством отпечатков ног вымерших ящеров более четырёхсот. К числу редких относятся также ископаемые следы сверления камнеточцев и гигантские знаки волновой ряби, трещины усыхания морского ила и реликты коры выветривания в разрезах мезозоя.

Природные условия долины Ширкент во многом типичны для южных склонов
Гиссарского хребта.
Рельеф Ширкентского парка отличается сильной расчленённостью и перепадом абсолютных высот от 4500-4000 м на севере до 1000-800 м на юге.
Климат по сравнению с климатом других высокогорных районов более сухой и холодный. Лето здесь менее жаркое, зима более суровая и продолжительная, а осенние и весенние периоды сокращены. Среднегодовая температура колеблется от 11° в теплом поясе, на высоте 1800 м, и до 8° на высоте 3000 м.
Высота снежного покрова в феврале достигает 60-70 см.

На нижних частях склонов — субтропические высокотравные степи, выше — дерновинно-злаковые степи и древесно-кустарниковая растительность, ещё выше — субальпийские луга, нагорные ксерофиты, альпийские низкотравные луга.
Заповедник Ширкент имеет площадь 3000 га. В ближайшие годы заповедник будет расширен примерно до
30 000 га, поскольку высока концентрация исторических памятников.

На высоте арчевых лесов (2000—3000 м), встречаются эндемики Средней Азии, которые развиваются здесь с мелового периода — арча зеравшанская (Juniperus seravschanica) и арча полушаровидная (Juniperus semiglobosa).
Арча зеравшанская ("заравшан", тадж. - золотоносная) - дерево высотой 5—10 м. Крона густая, красноватая или красновато-серая. Молодые веточки сравнительно короткие, толщиной 1,5 мм, слегка четко-обрАзные или ровные, желтовато-зелёные или сизо-зелёные.
Листья продолговатые, острые с продолговатой спинной железкой.
Шишкоягоды диаметром около 1,2 см, почти шаровидные, с сильным сизым налётом, очень твёрдые, с подкожным деревянистым слоем, с 2—3 семенами, реже с 4 семенами. Семена плоские или трёхгранно-овальные, длиной 6—7,5 мм, шириной 5—6 мм, боковые — широкие с выпуклой, почти гладкою спинкой, средние — сбоку с продольными бороздками, или же все три овальные с туповатым остроконечием. Молодые - белые, часто с резко отделяющейся, благодаря двум бороздкам, окраиной. Зрелые — тёмные, иногда с сохраняющимися боковыми бороздками и окраинами.

Арчовые (можжевеловые) горные леса имеют большое водоохранное значение. Ареал вида охватывает Среднюю Азию, северо-западные районы Индии, Афганистан, Пакистан, Иран, Ирак, Оман.

Уникальность растительности парка Ширкент заключается в том, что широколиственные мезофильные леса (на высотах 1800—2600 м), повсеместно сочетаются с хвойными, причем последние на предельных высотах встречаются в «чистом» виде. Этим Ширкент отличается от лесов Зеравшанского и Туркестанского хребтов.

Животный мир южного склона отличается большим разнообразием. Фауна Ширкента включает около 150 видов позвоночных, из них 30 видов млекопитающих.

Северный склон Гиссарского хребта

На северных склонах Гиссарского хребта расположено горное озеро Искандеркуль.
В 1970 г. на северном склоне хребта (Таджикистан) обнаружен Гиссарский природный очаг чумы, где в качестве основного носителя этой особо опасной инфекции выступает арчовая полёвка (Microtus carruthersi).

Зеравшанский хребет

Зарафшон (тадж.) или
Zarafshon tizmasi, Зарафшон тизмаси (узбек.) — горный хребет Гиссаро-Алая, к югу от реки Зеравшан, к северу от Гиссарского хребта. Хребет протягивается в широтном направлении на 370 км.
Средняя высота 4110 м, высшая точка — гора Чимтарга (5489 м).
На северном склоне многочисленные поперечные долины левых притоков Зеравшана, южный склон расчленён слабо. На востоке (до истока реки Фандарья) — высокогорный рельеф, на западе — среднегорье с карстовыми формами рельефа. На склонах — редколесье (преимущественно из арчи), горные степи и альпийские луга. Имеется около 560 ледников общей площадью 270 км2.

Южный склон

В 2003 г. в на южном подножье Зеравфшанского хребта в пещере Ангиляк (Anghilak cave), к северо-западу от Тешик-Таша(Гиссарский хребет), обнаружены мустьерские орудия и пятая плюсневая кость человека, размером от неандертальца до современного человека. Возраст слоя IV с палеоантропологической находкой, по данным радиоуглеродного анализа, 44-38 тысяч лет.
___________
* Название и аббревиатура CAMP были предложены Андреа Марзоли (Marzoli et al. 1999) и приняты на симпозиуме, проведенном на весеннем собрании Американского геофизического союза в 1999 г.

Фото: Месторождение Three Devils Grade в Мозес-Кули, штат Вашингтон, является частью группы LIP Columbia River Basalt Group. "Базальтовое наводнение"