Около 250 миллионов лет назад мощное извержение вулкана затопило современную Сибирь лавой, создав Сибирские траппы, гигантские плато, состоящие из нескольких слоев лавы. Извержение также выбросило в атмосферу огромное количество углекислого газа, что быстро изменило климат и спровоцировало пермско-триасовое массовое вымирание, уничтожившее более 90% морских видов и 70% наземных видов. Однако после извержения Сибирские траппы начали втягивать атмосферный углекислый газ обратно в земную кору в результате выветривания и эрозии. Сибирские Траппы являются крупнейшим из нескольких базальтовых потоков, называемых Большими Изверженными Провинциями (LIP), которые произошли в истории Земли и которые, вероятно, сыграли роль в регулировании климата Земли.
В новой статье в Geophysical Research Letters ведущий автор Луи Йоханссон вместе с членами Deep Carbon Observatory Сабином Захировиком и Дитмаром Мюллером из Школы геонаук Сиднейского университета смоделировали извержение LIP и их движение в результате тектоника плит по всему миру за последние 400 миллионов лет.
Исследователи сравнили время извержения LIP и выветривания с оценками содержания углекислого газа в атмосфере, чтобы увидеть, имеют ли извержения и выветривание контролирующий эффект. Благодаря своему анализу исследователи смогли точно определить моменты времени, когда LIP играли важную роль в повышении или понижении глобального термостата Земли.
«Эти огромные извержения выбрасывают огромное количество углекислого газа и могут изменить климат и спровоцировать масштабные вымирания», - сказал Захирович..
"Но Земля имеет встроенные механизмы для очистки атмосферы от углекислого газа в течение геологических временных рамок."
LIP могут поглощать большое количество углекислого газа, потому что базальтовые лавы полны богатых силикатами пород, которые особенно уязвимы для выветривания. Когда дождь падает через атмосферу, богатую углекислым газом, он растворяет газ и образует кислотные дожди. Слабая кислота реагирует с силикатными минералами в LIP с образованием долгоживущих карбонатных отложений. Теплая, дождливая среда ускоряет процесс эрозии, и поэтому больше эрозии происходит, когда LIP находятся в регионах вблизи экватора, которые имеют высокие температуры и получают наибольшее количество осадков.
Ученые изучили влияние отдельных LIP на климат, но никто не рассмотрел долгосрочные, глобальные последствия LIP, поскольку они перемещались вокруг Земли на смещающихся континентах.
Исследователи использовали GPlates, программный инструмент с открытым исходным кодом, который реконструирует движение тектонических плит в истории Земли, разработанный группой Мюллера EarthByte из Сиднейского университета вместе с международными сотрудниками. Они приняли во внимание время извержений LIP и сколько миллионов лет каждая LIP провела вблизи экватора, чтобы оценить эрозию. Затем они сравнили выброс и поглощение углекислого газа от LIP с оценками содержания углекислого газа в атмосфере, используя косвенные данные из ранее опубликованной компиляции.
Чтобы получить беспристрастное сравнение, исследователи провели вейвлет-анализ, который является статистическим тестом, который сравнивает два набора измерений во времени, чтобы увидеть, коррелируют ли они и когда.
«Этот анализ исключает размахивание руками, а также сообщает нам, когда конкретный сигнал опережает другой сигнал, таким образом, он дает нам указание, возможно, на причинно-следственную связь», - сказал Захирович.
Когда исследователи сравнили предполагаемый уровень углекислого газа в атмосфере с извержением и эрозией LIP, они смогли определить несколько связанных скачков и провалов в атмосферном углекислом газе, показывая, что эти базальтовые наводнения сыграли свою роль. в модуляции температуры Земли в течение миллионов лет.
«Что меня удивило, так это то, что 200 миллионов лет назад, когда Пангея распадалась на части и открывалась Атлантика, Магматическая провинция Центральной Атлантики произвела огромное количество лавы», - сказал Захировик.
"Вы можете видеть, что в косвенных данных по углекислому газу наблюдается огромное увеличение углекислого газа [после извержения], но затем, поскольку вулканическая провинция проводит много времени во влажном приэкваториальном поясе, она следует быстрое уменьшение содержания углекислого газа».
Извержение и выветривание LIP - это только один аспект углеродного цикла Земли, и есть моменты, когда влияние LIP, вероятно, уступало другим геологическим процессам. Исследователи также отмечают, что в их модели не учитывались LIP, извергавшиеся под водой, потому что эти базальты, как правило, перерабатываются обратно в мантию, и поэтому их труднее или невозможно реконструировать..
Далее исследователи изучают другие способы влияния тектоники плит на глубокий углеродный цикл. «Мы пытаемся понять долгосрочные изменения климата и углеродного цикла в геологических временных рамках», - сказал Захирович.
В настоящее время они составляют глобальную базу данных офиолитов, представляющих собой куски базальтовой океанической коры, выбрасываемые на континенты во время тектонических столкновений. Как и LIP, офиолиты поглощают углекислый газ из атмосферы по мере выветривания, и, как и LIP, они также контролируют глобальный термостат.
www.youtube.com/watch?v=m9MDlb8V7S8