Søk i GEO365.no

Årsaken til den største masseutryddelsen i Jordens historie er et mysterium. En helt fersk artikkel i et internasjonalt tidsskrift, forfattet av norske forskere, knytter nå masseutslettelsen i overgangen perm/trias til utslipp av drivhusgasser som igjen skyldes eksplosive vulkanske prosesser.

Henrik Svensen og Sverre Planke

Over 90 prosent av artene på jorden forsvant i løpet av en kortvarig krise mot slutten av den geologiske perioden perm for om lag 252 millioner år siden. I havet ble omtrent 95 prosent av alle artene utslettet. Trilobitter, sjøskorpioner, samt en rekke reptiler, insekter og planter skulle aldri mer vise seg. Samtidig ble jorden varmere. En global oppvarming på 5-10 grader preget Jorden i flere hundre tusen år etter masseutslettelsen. Karbonkretsløpet var ute av balanse. Det ble først stabilisert fem millioner år senere.

Verken kull eller kiselskifer (flint) finnes i den geologiske lagrekken fra denne tiden. Fraværet av avsetninger av kiselorganismer og terrestrisk plantemateriale vitner om de store endringene i biosfæren.

Tverrsnitt gjennom en breksjepipe fra Nepa, Sibir. Vi har studert kjerner gjennom pipen, samt en kontaktaureole i bergsalt rundt ”Lower sill”. Denne laggangen er datert ved hjelp av zirkoner til 252,0 millioner år. Illustrasjon: Sverre Planke/Henrik Svensen

Store vulkanprovinser

Store vulkanprovinser (Large Igneous Provinces) dannes ved at store smeltemasser (magma) fra mantelen spres over store landområder (>10⁶ km²) i løpet av relativt kort tid (0,5-1 millioner år). Den siste store vulkanprovinsen oppstod for ca. 55 millioner år siden i forbindelse med åpningen av det nordøstlige Atlanterhavet. Hvis smeltemassene passerer sedimentbassenger på vei mot overflaten, kan det bli dannet såkalte vulkanske bassenger. Disse karakteriseres av tykke lagganger ("sills") plassert mellom sedimentære bergarter.

Det viser seg at det er en statistisk sammenheng mellom tidspunktet for dannelsen av store vulkanprovinser og store miljøkriser på Jorden (global oppvarming, masseutryddelser).

Forskningen er utført som en del av prosjektet "Processes in volcanic basins and the implications for global warming and mass extinctions", finansiert av NFR/SFF/PetroMaks/YFF.

Det verserer mange hypoteser som prøver å forklare årsaken til krisen. Disse inkluderer meteorittnedslag, mangel på oksygen i havet, havnivåendringer, samt utslipp av gasser fra enten havet (H₂S), havbunnen (gasshydrater; CH₄), eller lavautbrudd fra den store vulkanprovinsen i Tunguskabassenget i Sibir (CO₂). Felles for alle disse hypotesene er at de enten ikke kan dokumenteres i felt, eller at det er åpenbare problemer med å forklare eksisterende proxy-data.

Vi har gjort feltarbeid i Sibir i to sesonger (2004, 2006) for å prøve å forstå årsaken til miljøkatastrofen. Disse har gitt oss ideen til en ny hypotese som forklarer krisen med utslipp av karbongasser og halokarboner (kjemiske forbindelser der karbonatomer er bundet til halogenatomene fluor, klor, brom eller jod) fra oppvarmet organisk materiale i Tunguskabassenget.

Feltarbeid i det østlige Sibir er ingen enkel sak. Tillatelser må skaffes, helikopterpriser forhandles, og ikke minst: det er viktig å ha is i magen når man først kommer dit. Det er nemlig få steder der bergartene stikker opp over den flate taigaen, og man er derfor avhengig av borekjerner. Men det er aldri godt å vite om kjernene fortsatt ligger intakte i de provisoriske lagerskurene i skogen, eller om de er ødelagt av skogbranner som stedig herjer i området.

Når vi ser tilbake på våre to feltsesonger i Sibir, har vi vært heldige. Hellet skyldes nok også at vi har fått mye god hjelp fra russiske kolleger. Kjerner ble lokalisert, logget og prøvetatt, og en bråte med stein ble brakt tilbake til Universitetet i Oslo.

Dagbrudd ved Zeleznogorsk. Det drives på magnetitt utfelt i en breksjepipe. Diameteren på bruddet er om lag tre km, og er en god illustrasjon på hvordan eksplosjonskrateret så ut etter at pipen ble dannet. Foto: Sverre Planke/Henrik Svensen

Basert på en rekke analyser og undersøkelser, har vi nå lansert en ny hypotese for å forklare masseutryddelsen på slutten av permtiden. Nøkkelpunktene i hypotesen kan oppsummeres slik: 1) magmatiske intrusjoner (lagganger) trengte inn i bassenget for 252 millioner år siden, dette førte til 2) omdanning av organisk karbon til gass (CO₂, CH₄, CH₃Cl), som 3) slapp ut i atmosfæren gjennom enorme vertikale utblåsningspiper. Mengdene med gass var store nok til å forårsake global oppvarming og nedbrytning av ozonlaget. Utbruddene laget kilometerstore kratre på den permiske landoverflaten.

Både den geologiske oppbygningen i Sibir og nye eksperimenter støtter forklaringen vår. Tunguskabassenget inneholdt mye organisk materiale og petroleum på denne tiden, slik at store mengder gass kunne bli dannet. I tillegg har bassenget enorme avsetninger av evaporitter som ble påvirket av intrusjonene. Konsekvensen var at svovelrike og klorrike gasser også ble dannet. Dessuten er hundrevis av pipestrukturer i bassenget direkte bevis for at gassutslipp faktisk fant sted. Mange av disse pipestrukturene er fylt av jernmalm og eksotiske mineraler.

Vi har også tatt med evaporitter til laboratoriet, varmet de opp til 275 grader, for så å analysere gassene som dannes. I tillegg til svovelgasser fant vi en rekke halokarboner, både med klor og brom.

Utslipp av drivhusgasser fra vulkanske bassenger og store vulkanprovinser kan endre Jordens klima på kort tid. Vi har tidligere foreslått en slik mekanisme for den globale oppvarming på grensen mellom paleocen og eocen (for 55 millioner år siden) og i tidlig jura (for 183 millioner år siden). Det spesielle med vulkanismen i Sibir er at store mengder med giftige gasser ble dannet når evaporitter ble varmet opp. Vi tror at gassene er årsaken til at miljøkonsekvensene ble så store som de ble i slutten av perm.

Skisse som viser dannelsen av breksjepiper og gassutbrudd i Sibir. Oppvarming av evaporitter, kildebergarter og petroleumsforekomster rundt lagganger førte til dannelse av store mengder gass. Disse gassene ble transportert til atmosfæren gjennom pipene. Kratrene ble seinere fylt med tykke innsjøsedimenter. Illustrasjon: Sverre Planke/Henrik Svensen

Spørsmålet vi nå stiller oss er om hypotesen også kan anvendes til å forklare andre miljøkatastrofer som har forårsaket masseutslettelser. Den tredje største masseutryddelsene vi kjenner til fant sted på grensen mellom trias og jura (for 200 millioner år siden). Den sammenfalt i tid med utviklingen av en stor vulkanprovins (Central Atlantic Magmatic Province) på superkontinentet Pangea. Vi finner restene etter den både i Sør-Amerika, Nord-Amerika så vel som i Afrika. Kan det være en tilfeldighet at geologien i deler av Brasil til forveksling ligner på geologien i Tunguskabassenget? Her finnes tykke lagganger i sedimentære bergarter med mye organisk materiale, evaporitter, og petroleum. Tiden vil vise om vi også her finner pipestrukturer som fraktet drivhusgasser til atmosfæren.

Feltarbeid i de sibirske skogene vil sannsynligvis fortone seg som en lek i forhold til det som venter oss inne i Amazonas' enorme regnskog. Men vi skal prøve. For vi ønsker å teste hypotesen også her.

Rereranse

Svensen, H., Planke, S., Polozov, A., Schmidbauer, N., Corfu, F., Podladschikov, Y., and Jamtveit, B. (2009) Siberian gas venting and the end-Permian environmental crisis. Earth and Planetary Science Letters, Volume 277, Pages 490-500.