Александр Колтыпин. Катастрофа на рубеже мела и палеогена (65,5 млн. лет назад)

Геологические свидетельства катастрофы

Вспышка вулканизма

Деканская трапповая формация в Индии

На мел-палеогеновом рубеже происходило формирование крупнейшей (площадью около 1,5 млн. км2 и объемом около 2,5 млн. км3) деканской трапповой формации на Индийской платформе, имеющей аналогичный состав с сибирскими траппами и также приуроченной к рифтовым зонам меридионального простирания. Деканские траппы обычно датируют началом палеоцена, хотя основная вспышка вулканизма, по-видимому, была кратковременной и приходилась на границу мела и палеогена.

В Южной Индии траппы залегают на морских слоях с датской фауной.  Большинство радиометрических датировок нижних траппов укладывается в пределы 60-65 млн. лет.
Активный вулканизм в это же время происходил и на Востоке Азии, о чем свидетельствует обилие лавовых покровов, туфов и примесей пирокластического (туфогенного) материала в осадочных породах Восточно-Азиатского вулканического пояса, хотя его природа была уже иной (подвиг океанической литосферы под континентальную).

Накопление пограничных глин

Тонкий слой пограничных мел-палеогеновых глин (в середине колонки)

В пограничных мел-палеогеновых отложениях иридиевая аномалия проявлена намного лучше, чем на границе перми и триаса. Обычно пограничные отложения представляют собой тонкие (мощностью от нескольких мм до нескольких см, редко больше 10 см) слои глин или пелитов (иногда с примесью туфогенного материала) с микросферическими конкрециями, обогащенными сидерофильными (Fe, Ni, Co, Au), халькофильными (Cu, Zn, S), глубинными литофильными (Ti, Cr, V, Sc) элементами, платиноидами, в первую очередь, иридием (концентрация иридия в пограничных глинах изменяется от 2 до 80 нг/г), и резко выделяются на фоне подстилающих и перекрывающих их толщ другого, чаще всего карбонатного, состава.
Пограничные мел-палеогеновые отложения с повышенным содержанием иридия впервые были установлены Л. Альваресом в разрезе недалеко от итальянского г. Губбио (Alwarez et al., 1980), где они представлены сантиметровым слоем известкового монтмориллонитового пелита, вероятно, с примесью пирокластического материала, разделяющим две различные формации известняков. В дальнейшем они были отслежены в более чем 150 разрезах всего мира (Дании, Испании, Тунисе, США, Канаде, Новой Зеландии, Туркмении). Так, например, в Тунисе пограничные мел-палеогеновые отложения представляют собой 1-3-миллиметровый слой ржавых железистых глин, подстилаемых серовато-белыми мергелями и перекрывающихся темными глинами, на п-ве Мангышлак – 1-2-сантиметровый слой коричневых глин среди известняков разного состава, в Копет-Даге – невыдержанный по мощности (от 6 до 15 см) слой коричневых и красно-серых железистых глин, обогащенных гипсом, залегающих с размывом на мергелях и перекрывающихся серыми глинами и т. д. На западе Северной Америки они представлены гидролизованным туфом с микросферами.

Накопление сажи

По данным А.Б. Веймарна (1998), Вольбаха (Wolbach et al., 1990) и других российских и зарубежных исследователей, в пограничных мел-палеогеновых отложениях отмечаются повышенные содержания углерода, в том числе сажи (сферические частицы углерода диаметром менее 0,1 мкм). Причем, если максимальные содержания иридия и ударно-метаморфизованного кварца приурочены к подошве пограничной глины, то сажа и суммарный элементный углерод в Сумбарском разрезе Копет-Дага достигают пика в 7 см выше. По мнению ученых, это свидетельствует о том, что пожары начались после осаждения базального слоя глины, т. е. после столкновения с Землей астероида.

Изменение режима осадконакопления

В пограничных морских отложениях мела и палеогена также отмечается резкий спад значений d13С (на фоне высоких значений d13С в верхнемеловых органогенных карбонатах), что служит доказательством сокращения накопления органического углерода в это время в связи с заметным ослаблением или прекращением фотосинтеза.

Климатические изменения

Избирательное вымирание теплолюбивых форм беспозвоночных и наземных растений на рубеже мела и палеогена указывает на значительное похолодание, начавшееся еще в позднем маастрихте, которое сменилось резким изменением климатических тенденций в сторону глобального потепления уже в позднем палеоцене.

Проведенное учеными геологического факультета МГУ под руководством А.Б. Вейнмара (1998) изучение изотопных отношений кислорода d18О в пограничных мел-палеогеновых отложениях разрезов Кошак и Кызылсай на п-ве Мангышлак позволило ориентировочно рассчитать, что поверхностная температура воды мангышлакского моря во время накопления “пограничных глин” была примерно на 4°С ниже температур конца мела. Однако уже в скором времени (в палеоцене) температура моря повысилась на 7°С и даже превосходила верхнемеловые значения на 3°С. А. Саркар и другие исследователи (Sarcar et al., 1992) реконструировали для “пограничных глин” разреза Кошак наступление очень быстрого (в течение 1000 лет) похолодания.

Уменьшение содержания кислорода

Существование бескислородных условий на рубеже мела и палеогена доказывается данными по изотопам серы, развитием платиноидов, отсутствием рифогенных образований, почти полным прекращением карбонато- и кремненакопления. Дефицит кислорода также связывается с глобальным сокращением (или прекращением) фотосинтеза.

Вымирание фауны и флоры

В разрезе около г. Губбио в Италии массовое вымирание меловых фораминифер и кокколитов (мелкие одноклеточные водоросли), по данным В.А. Красилова (2001), происходило в 0,5 м ниже иридиевой аномалии, а вымирание доминирующих форм макрофауны еще ниже по разрезу. Однако, в других разрезах (Каравака, Испания; Мангышлак, Туркмения) многие меловые формы встречаются до границы между эрами, а некоторые даже выше пограничных глин с иридиевым пиком.

Г. Келлер из Принстонского университета (США), изучавшая пограничные мел-палеогеновые отложения в разрезе Эль Кеф в Тунисе и р. Бразос (Техас, США), пришла к выводу, что вымирание планктонных фораминифер началось за 300 тыс. лет до накопления и закончилось через 200-300 тыс. лет после накопления пограничных мел-палеогеновых отложений, т. е. продолжалось около 500 тыс. лет (Keller, 1989). Однако основное количество фораминифер погибло непосредственно перед отложением пограничных отложений и в течение 50 тыс. лет после этого. Это означает, что период массового вымирания микрофауны едва ли превышал 50-100 тысяч лет. Кроме того, первыми вымирали крупные теплолюбивые виды, а последними – мелкие, примитивные и холоднолюбивые.

В неморских разрезах непосредственно выше иридиевого слоя, по данным В.А. Красилова, резко возрастает содержание спор папоротников, иногда сохраняются также и листья этих растений. На этом уровне палеогеновые формы флоры сменяют меловые.

Другие события

Другими важными событиями, относящимися к границе мела и палеогена, являются массовый выброс вулканического пепла и аэрозолей, кислотные дожди (о чем свидетельствует повышенное содержание серы в пограничных мел-палеогеновых отложениях Копет-Дага), существенные перерывы в осадконакоплении, а также обширная трансгрессия моря, приуроченная к самому началу палеогена.

Два свидетельства за столкновение с астероидом

Свидетельство N 1. Учеными геологического факультета МГУ под руководством А.Б. Вейнмара отмечены такие важные особенности пограничных мел-палеогеновых отложений, как космические соотношения в них сидерофильных элементов, присутствие ударно-метаморфизованного кварца и полевого шпата, стишовита, а также стекол ударного плавления (тектитов). Все это служит дополнительным доказательством того, что они образовались в результате столкновения с Землей крупного астероида.

Свидетельство N 2. По мнению Дж. Бурджейса и других исследователей (Bourgeois et al., 1988), пограничные мел-палеогеновые отложения р. Бразос в Техасе представлены невыдержанным по мощности и простиранию слоем хаотично перемешанных песчаников, алевролитов и глин, которые залегают на размытых серых мергелях маастрихта (верхний мел). Они интерпретируют их как отложения цунами, образованного в результате столкновения Земли с астероидом.

Источник