Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Период океанской аноксии (то есть нехватки кислорода в воде), связанный с Карибской КМП, был одним из самых интенсивных в геологической летописи за последние несколько сотен миллионов лет, и поэтому привлек немалое внимание. Геохимикам удалось установить многие детали происходившего в это время, измеряя показатели осадочных пород, которые отражают различные характеристики среды того периода (например, изотопы кислорода в раковинах планктона отражают температуру воды). Они говорят, что в начале ОАЕ, как мы видели ранее, температура воды повысилась на несколько градусов практически сразу после первоначального выброса вулканического углекислого газа. Интересно, что это продолжалось недолго: после этого промежутка времени морская вода снова остыла, причем температура упала практически до исходных значений. Почти наверняка это было связано с извлечением углекислого газа из атмосферы в ходе геохимического цикла углерода: фотосинтезирующие организмы размножались в теплых поверхностных водах, используя углекислый газ для создания органического материала; после смерти этих организмов он оказывался захороненным в отложениях. Эффективность парникового потепления уменьшилась, и температура понизилась. Но даже такая колоссальная конфискация углерода вызвала лишь кратковременный (менее 150 000 лет) спад: поступление диоксида углерода от вулканической деятельности в Карибской КМП вскоре изменило баланс, и температуры снова стали расти.

Недавно дополнительный свет на состояние океана во время ОАЕ пролил один показатель — биомаркер, характерный для определенных типов бактерий. Хотя организмы-хозяева не сохраняются в виде окаменелостей, в черных сланцах на сеномано-туронской границе встречаются устойчивые молекулы, свойственные так называемым зеленым серобактериям. Эти бактерии — крохотные существа, которым для жизни не нужен кислород: энергию они получают, потребляя ядовитый сероводород. Но они тоже являются фотосинтезирующими и живут на мелководье, где на них воздействует солнечный свет. Их важность с точки зрения выяснения условий во время С-Т границы состоит в том, что они существуют в крайне специфичной среде — в области между глубокими водами, насыщенными сероводородом, и освещенным солнцем мелководьем, где есть растворенный кислород. Каждый раз, когда в осадочных породах обнаруживаются биомаркеры зеленых серобактерий, это означает, что в прошлом в глубоких районах океана имелись значительные количества сероводорода, которые просачивались вверх и попадали в поверхностные воды.

Основная часть зеленых серобактерий сегодня обитает в застойных бедных кислородом водоемах — таких, как Черное море. Они живут за счет сероводорода, который вырабатывает другая разновидность бактерий, живущая в более глубоких бескислородных водах, характерных для таких сред. Эти глубоководные бактерии расщепляют молекулы сульфатов (распространенный компонент морской воды и в частности воды Черного моря), получая при этом энергию и выделяя сероводород. В своей приповерхностной нише зеленые серобактерии потребляют этот сероводород, когда он проникает вверх. В глубоких зонах океана наблюдаются отложения времен ОАЕ, содержащие биомаркеры зеленых серобактерий, а это означает, что в то время большую часть морских глубин населяли бактерии, производящие сероводород. Океанские глубины были пропитаны этим ядовитым веществом, и некоторые исчезновения морских организмов на С-Т границе, возможно, вызваны его воздействием.

В списке известных крупных магматических провинций излияния Карибской КМП были относительно невелики. Я подробно остановился на этом эпизоде, потому что сигнатура изотопов осмия в черных сланцах ОАЕ надежно связывает этот вулканизм с глобальными экологическими последствиями. Какими же оказывались последствия гораздо более масштабных излияний в КМП? В большинстве случаев приходится опираться на совпадение по времени. По мере того как радиометрическое датирование вулканизма и фиксация изменений в окружающей среде становятся все более точными, между ними прослеживаются все более четкие связи. В частности, три из крупнейших массовых вымираний за последние 500 миллионов лет хорошо совпадают с формированием трех крупных КМП: деканских траппов в центральной и западной Индии, Центрально-Атлантической магматической провинции (CAMP) и сибирских траппов. Все эти три провинции аномальны: во всех имеются громадные объемы лавы, излившиеся за относительно короткие сроки. Каждая из них совпадает по времени с какой-то важной геологической границей: деканские базальты — с концом мелового периода, CAMP — с концом триаса, сибирские траппы — с окончанием пермского периода. Геологи, которые впервые определили эти границы, делали это исключительно на основе резких изменений в геологической летописи окаменелостей: они не подозревали о совпадении по времени с массовыми излияниями вулканических лав.