Sibirske trape

Razširjenost Sibirske trape (karta v nemščini)

Sibirske trape (rusko Сибирские трапы, latinizirano: Sibirskiye trappy) so velika regija vulkanskih kamnin, znana kot velika magmatska provinca, v Sibiriji v Rusiji. Ogromen eruptivni dogodek, ki je tvoril trape, je eden največjih znanih vulkanskih dogodkov v zadnjih 500 milijonih let.

Izbruhi so se nadaljevali približno dva milijona let in so zajeli mejo perm-trias, ki se je zgodila pred približno 251,9 milijona let. Verjame se, da so sibirske trape glavni vzrok permsko-triasnega izumrtja, najhujšega izumrtja v geoloških zapisih.^[1][2]

Velike količine bazaltne lave so v poplavnem bazaltnem dogodku prekrile veliko območje Sibirije. Danes območje pokriva približno 7 milijonov km² bazaltnih kamnin s prostornino okoli 4 milijone km3.^[3]

Etimologija

Stopničasta geomorfologija na planoti Putorana, ki je na seznamu svetovne dediščine.

Izraz trap" se v geologiji uporablja od leta 1785–1795 za takšne kamnite formacije. Izhaja iz švedske besede za stopnice (trappa) in se nanaša na stopničaste hribe, ki tvorijo pokrajino regije.^[4]

Oblikovanje

Izvor bazaltne kamnine Sibirske trape so pripisali plašču, ki se je dvigal, dokler ni udaril ob dno zemeljske skorje, kar je povzročilo vulkanske izbruhe skozi Sibirski kraton.^[5] Domneva se, da je ob premiku zemeljskih litosferskih plošč čez plašč ta ustvaril sibirske trape v permskem in triasnem obdobju, potem ko je prej ustvaril Viluy trape na vzhodu, pozneje pa je povzročal vulkansko aktivnost na dnu Arktičnega oceana v juri in kredi, nato pa povzročal vulkansko aktivnost na Islandiji.^[6] Predlagani so bili tudi drugi tektonski vzroki plošč. Drug možen vzrok je lahko udarec, ki je oblikoval krater Wilkes Land na Antarktiki, za katerega se ocenjuje, da se je zgodil približno v istem času in je bil skoraj nasproten trapam.^[7]

Glavni vir kamnin v tej formaciji je bazalt, vendar so prisotne tako mafične kot felzične kamnine, zato se ta formacija uradno imenuje Poplavna bazaltna provinca. Vključitev mafične in felzične kamnine kaže na številne druge izbruhe, ki so se zgodili in so sovpadali z milijon let dolgim nizom izbruhov, ki so ustvarili večino bazaltnih plasti. Trape so razdeljene na odseke glede na njihovo kemično, stratigrafsko in petrografsko sestavo.

Sibirske trape so podložene s Tunguško sineklizo, velikim sedimentnim bazenom, ki vsebuje debela zaporedja zgodnje-srednjepaleozojskih starih karbonatov in evaporitov, pa tudi karbonsko-permske stare premogonosne klastične kamnine. Pri segrevanju, na primer z magmatskimi intruzijami, so te kamnine sposobne oddajati velike količine strupenih in toplogrednih plinov.^[8]

Planota Putorana je sestavljena iz sibirskih trap.

Vpliv na prazgodovinsko življenje

Eno glavnih vprašanj je, ali so bile sibirske trape neposredno odgovorne za množično perm-triasno izumrtje, ki se je zgodilo pred 250 milijoni let,^[9] ali pa so bile same povzročene zaradi kakšnega drugega, večjega dogodka, kot je trk asteroida. Nedavno predstavljena hipoteza je, da je vulkanizem sprožil rast Methanosarcina, mikroba, ki je nato v zemeljsko atmosfero izbruhal ogromne količine metana,^[10] kar je na koncu spremenilo zemeljski ogljikov cikel na podlagi opazovanj, kot je znatno povečanje rezervoarjev anorganskega ogljika v morska okolja.

Ta dogodek izumrtja, pogovorno imenovan tudi Veliko umiranje, je prizadel vse življenje na Zemlji in je po ocenah povzročil izumrtje približno 81 % vseh morskih vrst in 70 % kopenskih vretenčarskih vrst, ki so takrat živele.^[11][12][13] Nekateri katastrofalni dogodki, ki so prizadeli Zemljo, so se še naprej ponavljali pet do šest milijonov let po začetnem izumrtju.^[14] Sčasoma se je majhen del življenja, ki je preživelo izumrtje, lahko ponovno naselilo in razširilo, začenši z nizkimi trofičnimi ravnmi (lokalne skupnosti), dokler ni bilo mogoče ponovno vzpostaviti višjih trofičnih ravni (veliki habitati). Izračuni temperature morske vode iz meritev δ18O kažejo, da je na vrhuncu izumrtja Zemlja doživela smrtonosno vroče globalno segrevanje, pri katerem so temperature ekvatorialnega oceana presegle 40 °C.^[15] Za ponovno vzpostavitev katerega koli raznolikega ekosistema je bilo potrebnih približno osem do devet milijonov let; vendar so bili po izumrtju ustanovljeni novi razredi živali, ki prej niso obstajali.

Paleontološki dokazi nadalje kažejo, da je globalna porazdelitev tetrapodov izginila, z zelo redkimi izjemami v regiji Pangea, ki je danes Utah, med zemljepisnimi širinami, omejenimi s približno 40 ° J do 30 ° S. Tetrapodna vrzel ekvatorialne Pangee sovpada z globalno premogovno vrzeljo od konca perma do srednjega triasa, ki kaže na izgubo šotnih močvirij. Nastajanje šote, produkt visoke produktivnosti rastlin, je bilo ponovno vzpostavljeno šele v anizijski fazi triasa, pa še takrat le v visokih južnih zemljepisnih širinah, čeprav so se golosemenke pojavile že prej (v zgodnjem spatiju), a spet le v severnih in južnih višjih zemljepisnih širinah.^[16] V ekvatorialni Pangeji so gozdovi, v katerih so prevladovali iglavci, nastali šele ob koncu spatskega obdobja, prvi premog na teh zemljepisnih širinah pa se je pojavil šele v karnijski, približno 15 milijonov let po njihovem izginotju ob koncu perma. Ti signali kažejo, da so ekvatorialne temperature presegle njihovo toplotno toleranco za številne morske vretenčarje vsaj med dvema termalnima maksimumoma, medtem ko so bile kopenske ekvatorialne temperature dovolj visoke, da so zatirale številčnost rastlin in živali v večini zgodnjega triasa.^[17]

Datacija

Vulkanizem, ki se je zgodil v Sibirskih trapah, je povzročil izvrženje velike količine magme iz zemeljske skorje, kar je pustilo trajne sledi kamnin iz istega časovnega obdobja množičnega izumrtja, ki ga je mogoče preučiti danes. Natančneje, cirkon najdemo v nekaterih vulkanskih kamninah. Da bi povečali natančnost starosti cirkona, je bilo več različnih kosov cirkona organiziranih v časovni okvir glede na to, kdaj so kristalizirali.^[18] Za natančno določitev starosti cirkonov, najdenih v Sibirskih trapah, je bila nato uporabljena tehnika CA-TIMS, tehnika za določanje starosti s kemično abrazijo, ki odpravlja variabilnost v natančnosti zaradi zmanjšanja vsebnosti svinca v cirkonu.^[19] Z odpravo variabilnosti zaradi svinca je tehnika staranja CA-TIMS omogočila, da je uran znotraj cirkona osrednji poudarek pri povezovanju vulkanizma v Sibirskih trapah, ki je povzročilo velike količine magmatskega materiala z množičnim izumrtjem perm-trias.

Vzorec bazalta Sibirske trape (temno), ki vsebuje samorodno železo

Za nadaljevanje povezave s permsko-triasnim izumrtjem so se približno v istem časovnem obdobju zgodili tudi drugi katastrofalni dogodki, kot so spremembe morske gladine, udarci meteorjev in vulkanizem. Posebej osredotočeni na vulkanizem so bili pridobljeni in primerjani vzorci kamnin iz Sibirskih trap in drugih južnih regij. Vzorci bazaltov in gabra iz več južnih regij v bližini Sibirskih trap in iz njih so bili datirani na podlagi metod za datiranje izotopa argona 40 in izotopa argona 39.^[20] Feldspar in biotit sta bila posebej uporabljena za osredotočanje na starost vzorcev in trajanje prisotnosti magme zaradi vulkanskega dogodka v Sibirskih trapah. Večina vzorcev bazalta in gabra izpred 250 milijonov let je pokrivala površino pet milijonov kvadratnih kilometrov na Sibirskih trapah in se je pojavila v kratkem času s hitrim strjevanjem/hlajenjem kamnin. Študije so potrdile, da se vzorci gabra in bazalta iz istega časovnega obdobja permsko-triasnega dogodka iz drugih južnih regij prav tako ujemajo s starostjo vzorcev znotraj Sibirskih trape. To potrjuje domnevo o povezavi med starostjo vulkanskih kamnin znotraj Sibirskih trape, skupaj z vzorci kamnin iz drugih južnih regij do permsko-triasnega množičnega izumrtja.

Depoziti mineralov

Ogromno nahajališče Norilsk-Talnakh nikelj-baker-paladij je nastalo v kanalih magme v najbolj popolnem delu Sibirskih trap.^[21] Povezano je z dogodkom permsko-triasnega izumrtja, ki se je zgodil pred približno 251,4 milijona let, na podlagi velikih količin niklja in drugih elementov, najdenih v kamninah, ki so bile odložene po izumrtju.^[22] Metoda, ki se uporablja za povezovanje dogodka izumrtja s presežno količino niklja, ki je v Sibirskih trapah, je s primerjavo časovne osi magmatizma znotraj trape in časovnice samega izumrtja.^[23] Preden je bila odkrita povezava med magmatizmom in izumrtjem, je bila domneva, da sta se množično izumrtje in vulkanizem zgodila hkrati zaradi povezav v sestavi kamnin.

Sklici

1. Sun, Yadong; Joachimski, Wignall, Yan, Chen, Jiang, Wang, La (27. oktober 2013). »Lethally Hot Temperatures During the Early Triassic Greenhouse«. Science. 338 (6105): 366–70. Bibcode:2012Sci...338..366S. doi:10.1126/science.1224126. PMID 23087244. S2CID 41302171.
2. "New Studies of Permian Extinction Shed Light On the Great Dying", New York Times, April 30, 2012. Retrieved on May 2, 2012.
3. Ivanov, Alexei V.; He, Huayiu; Yan, Liekun; Ryabov, Viktor V.; Shevko, Artem Y.; Palesskii, Stanislav V.; Nikolaeva, Irina V. (2013). »Siberian Traps large igneous province: Evidence for two flood basalt pulses around the Permo-Triassic boundary and in the Middle Triassic, and contemporaneous granitic magmatism«. Earth-Science Reviews. 122: 58–76. Bibcode:2013ESRv..122...58I. doi:10.1016/j.earscirev.2013.04.001.
4. Trap at dictionary.reference.com
5. Foulger, G.R. (2010). Plates vs. Plumes: A Geological Controversy. Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4051-6148-0.
6. Morgan, W. Jason; Morgan, Jason Phipps (2007), »Plate velocities in hotspot reference frame: electronic supplement« (PDF), v Foulger, Gillian R.; Jurdy, Donna M. (ur.), Plates, Plumes, and Planetary Processes, Geological Society of America, pridobljeno 25. februarja 2017
7. von Frese, R. R. B.; Potts, L. V.; Wells, S. B.; Leftwich, T. E.; Kim, H. R.; Kim, J. W.; Golynsky, A. V.; Hernandez, O.; Gaya-Piqué, L. R. (2009). »GRACE gravity evidence for an impact basin in Wilkes Land, Antarctica«. Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 10 (2): Q02014. Bibcode:2009GGG....1002014V. doi:10.1029/2008GC002149. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 3. oktobra 2012. Pridobljeno 20. junija 2012. Arhivirano 2012-10-03 na Wayback Machine.
8. Konstantinov, Konstantin M.; Bazhenov, Mikhail L.; Fetisova, Anna M.; Khutorskoy, Mikhail D. (Maj 2014). »Paleomagnetism of trap intrusions, East Siberia: Implications to flood basalt emplacement and the Permo–Triassic crisis of biosphere«. Earth and Planetary Science Letters (v angleščini). 394: 242–253. Bibcode:2014E&PSL.394..242K. doi:10.1016/j.epsl.2014.03.029.
9. Erwin, Douglas H. (Januar 1994). »The Permo-Triassic Extinction«. Nature. 367 (6460): 231–236. Bibcode:1994Natur.367..231E. doi:10.1038/367231a0. S2CID 4328753.
10. Alm, Eric J.; Boyle, Edward A.; Cao, Changqun; Fournier, Gregory P.; French, Katherine L.; Rothman, Daniel H.; Summons, Roger E. (april 2014). »Methanogenic Burst in the End-Permian Carbon Cycle«. PNAS. 111 (15): 5462–5467. Bibcode:2014PNAS..111.5462R. doi:10.1073/pnas.1318106111. PMC 3992638. PMID 24706773.
11. Benton M J (2005). When Life Nearly Died: The Greatest Mass Extinction of All Time. Thames & Hudson. ISBN 978-0-500-28573-2.
12. Brannen, Peter (29. julij 2017). »Opinion | when Life on Earth Was Nearly Extinguished«. The New York Times.
13. Becker, Luann; Poreda, Robert J.; Hunt, Andrew G.; Bunch, Theodore E.; Rampino, Michael (23. februar 2001). »Impact Event at the Permian-Triassic Boundary: Evidence from Extraterrestrial Noble Gases in Fullerenes«. Science. 291 (5508): 1530–1533. Bibcode:2001Sci...291.1530B. doi:10.1126/science.1057243. PMID 11222855. S2CID 45230096.
14. Benton, Michael J.; Chen, Zhong-Qiang (Maj 2012). »The Timing and Pattern of Biotic Recovery Following the End-Permian Mass Extinction«. Nature Geoscience. 5 (6): 375–383. Bibcode:2012NatGe...5..375C. doi:10.1038/ngeo1475. S2CID 55342040.
15. Sun, Yadong; Joachimski, Michael M.; Wignall, Paul B.; Yan, Chunbo; Chen, Yanlong; Jiang, Haishui; Wang, Lina; Lai, Xulong (19. oktober 2012). »Lethally Hot Temperatures During the Early Triassic Greenhouse«. Science. 338 (6105): 366–370. Bibcode:2012Sci...338..366S. doi:10.1126/science.1224126. PMID 23087244. S2CID 41302171.
16. "Could Siberian volcanism have caused the Earth's largest extinction event?" Arhivirano 2020-08-04 na Wayback Machine., Eurekalert!, 9 January 2012. Retrieved on 12 January 2012.
17. Sun, Yadong; Joachimski, Wignall, Yan, Chen, Jiang, Wang, La (27. oktober 2013). »Lethally Hot Temperatures During the Early Triassic Greenhouse«. Science. 338 (6105): 366–70. Bibcode:2012Sci...338..366S. doi:10.1126/science.1224126. PMID 23087244. S2CID 41302171.
18. Burgess, Seth D.; Bowring, Samuel A. (28. avgust 2015). »High-precision geochronology confirms voluminous magmatism before, during, and after the Earth's most severe extinction«. Earth Science. 1 (7): e1500470. Bibcode:2015SciA....1E0470B. doi:10.1126/sciadv.1500470. PMC 4643808. PMID 26601239.
19. Mattinson, James M. (Julij 2005). »Zircon U-Pb chemical abrasion ("CA-TIMS") method: Combined annealing and multi-step partial dissolution analysis for improved precision and accuracy of zircon ages«. Chemical Geology. 220 (1–2): 47–66. Bibcode:2005ChGeo.220...47M. doi:10.1016/j.chemgeo.2005.03.011.
20. Allen, M.B.; in sod. (Januar 2009). »The Timing and Extent of the Eruption of the Siberian Traps Large Igneous Province: Implications for the End-Permian Environmental Crisis«. Earth and Planetary Science Letters. 277 (1–2): 9–20. Bibcode:2009E&PSL.277....9R. doi:10.1016/j.epsl.2008.09.030. hdl:2381/4204.
21. Ryabov, V. V.; Shevko, A. Ya.; Gora, M. P. (2014). Trap Magmatism and Ore Formation in the Siberian Noril'sk Region (Volume 1: Trap Petrology). Springer Netherlands. ISBN 978-94-007-5021-0.
22. Barnes, Stephen; Mungall, Emma; Mungall, James; Le Vaillant, Margaux (Februar 2017). »Role of Degassing of the Noril'sk Nickel Deposits in the Permian-Triassic Mass Extinction Event«. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (10): 2485–2490. doi:10.1073/pnas.1611086114. PMC 5347598. PMID 28223492.
23. Bowring, S.A.; Muirhead, J.D.; Burgess, S.D. (Julij 2017). »Initial Pulse of Siberian Traps Sills As The Trigger of the End-Permian Mass Extinction«. Nature Communications. 8 (1): 1–6. Bibcode:2017NatCo...8....1B. doi:10.1038/s41467-016-0009-6. PMC 5431875. PMID 28232747.

Zunanje povezave

• "The Siberian Traps" by Richard Cowen
• "The Siberian Traps Large Igneous Province"