lunedì 9 marzo 2009

Le grandi estinzioni di massa: dopo il killer trovata anche l'arma del delitto?


L'idea che all'origine della fine dei dinosauri ci sia la caduta dell'asteroide nello Yucatan e non le eruzioni dei Trappi del Deccan diventa sempre più debole se si confronta quello che è successo alla fine del Cretaceo con gli eventi della fine del Permiano e della fine del Triassico. E' noto - e ne ho parlato recentemente - che alla fine del Cretaceo si sono messi improvvisamente in posto gli espandimenti basaltici dei Trappi del Deccan.
Prima di questo evento ci sono state altre due estinzioni di massa principali in precisa corrispondenza con attività vulcanica simile: quella della fine del Permiano, esattamente contemporanea alle eruzioni dei Trappi della Siberia e l'estinzione della fine del Triassico che corrisponde temporalmente ai basalti della provincia magmatica dell'Atlantico Centrale. Quella della fine del Permiano è stata la più terribile delle estinzioni di massa: scomparvero il 96% delle specie marine ed il 70% dei vertebrati terrestri
Interessante notare che anche i basalti di Karroo contraddistinguono un limite stratigrafico importante, ma molto meno drastico, quello tra il Giurassico inferiore e il Giurassico medio. Sono un espandimento minore, principalmente affiorante in Sudafrica, ma essendosi deposti prima della rottura del Gondwana sono significativamente distribuiti anche in Antartide (terra della Regina Maud) e in Sudamerica (Paranà), Mi riprometto in un futuro prossimo di parlare di questi basalti, per la loro importanza nella storia della tettonica a placche.

A questo punto le relazioni fra eruzioni di trappi ed estinzioni di massa sono troppo precise per essere dei semplici sospetti. Però ovviamente è semplicistico “condannare” i trappi così: in altre parole, trovato il colpevole ci manca l'arma del delitto o, meglio, le ipotesi sono state fino ad oggi ancora un pò fumose.
Come ho già scritto, ad una parziale moria di massa causata da eruzioni vulcaniche è stato attribuito il livello Bonarelli, che contraddistingue la fine del Cenomaniano. In questo caso i ricercatori, i canadesi Turgeon e Creaser hanno ipotizzato che queste eruzioni avrebbero provocato un aumento di nutrienti in mare: l'eccessivo aumento di CO2 rese possibile una esplosione del fitoplancton che a sua volta ha consentito una esplosione della fauna che vi si nutriva tale da consumare tutto l'ossigeno delle acque. Morendo in massa, queste creature sono finita in fondo al mare senza decomporsi per la mancanza di ossigeno.

I sostenitori della colpevolezza dei Trappi del Deccan per l'estinzione della fine del Cretaceo ipotizzano che le creature terrestri si sarebbero estinte a causa del cambio della composizione atmosferica: diminuzione dell'ossigeno, rilascio di gas velenosi, aumento della radiazione ultravioletta per l'erosione dello strato di ozono, violente variazioni nella temperatura e nel clima che si sarebbero comunque riflesse anche sulle faune marine
E' interessante a questo proposito vedere come alcuni ecosistemi siano stati meno danneggiati di altri: ad esempio le creature degli ambienti fluviali sono uscite relativamente indenni da questa catastrofe (chissà.. forse dobbiamo a questo che oltre agli uccelli gli unici altri arcosauri oggi esistenti siano i coccodrilli). Notiamo che altri rettili di dimensioni oltre un metro vivevano in questi ambienti, i champsosauridi. Simili ma non imparentati ai coccodrilli, pure loro sono sopravvissuti a lungo alla fine dei loro simili

Ora, una nuova ricerca ipotizza che ai gas direttamente sprigionati dal magma se ne sarebbero sommati altri che sono un sottoprodotto dell'attività vulcanica. Ole Nielsen, commentando uno studio di alcuni geologi norvegesi sulla Siberia e i suoi trappi, annota che nella zona c'era un'altra ingente fonte di gas: il bacino della Tunguska, prima della fuoriuscita dei trappi, era probabilmente una enorme riserva di petrolio, impostata in evaporiti del Cambriano. Secondo i ricercatori, i magmi avrebbero reagito con le evaporiti e con i sedimenti ricchi in sostanze organiche presenti nella superficie di questa area e al di sotto di essa, liberando in atmosfera gas come CO2, metano e composti del cloro che avrebbero massivamente contribuito ad avvelenare l'atmosfera terrestre. Lo stesso fenomeno sarebbe avvenuto nelle altre occasioni in cui si sono generati magmi del genere.

Vediamo in particolare cosa è successo. La foto all'inizio del post, scattata in Antartide lungo un affioramento riferibile ai basalti di Karroo, mostra un sill di basalto (nero) intruso in arenarie chiare. Notate anche la presenza di sill minori. Le serie dei Trappi hanno dappertutto una caratteristica particolare: la massiccia presenza di questi filoni-strato, detti appunto “sills”, cioè magmi che si intrudono lungo strati preesistenti, in questo caso di rocce sedimentarie. La presenza di arenarie e altre rocce stratificate nelle aree in cui sono avvenute le eruzioni dei trappi ha fornito l'ambiente ideale per questa singolare messa in posto dei magmi che così, anziché uscire direttamente sulla superficie terrestre, hanno potuto reagire con le rocce incassanti a bassissime profondità. Queste reazioni hanno causato l'emissione di gas in atmosfera, soprattutto quando i magmi hanno interagito con i calcari e i cementi a base di calcite delle arenarie.
Ma c'è una seconda fonte di gas al di sotto delle lave: grossi spessori di sedimenti evaporitici, che sono una caratteristica comune delle zone a trappi. Le evaporiti sono sali che si depositano più o meno esattamente come quelli delle saline artificiali e sono spesso associate a giacimenti petroliferi. Non c'è una relazione diretta fra sedimentazioni evaporitiche e zone a trappi: le evaporiti sono rocce molto diffuse, in particolare all'inizio dei cicli sedimentari, quando da un ambiente di terraferma, approfondendosi il bacino per subsidenza o per fenomeni tettonici, si instaura una sedimentazione marina. E' comune vederne degli spessori superiori al kilometro: pensiamo in Europa ai depositi dello Zechstein del Permiano tedesco o alle evaporiti triassiche alla base del ciclo sedimentario appenninico. Quindi basta che i trappi si mettano in posto dove c'è un grosso bacino sedimentario (o i suoi resti) e la frittata è fatta. Ed è più facile per i magmi risalire in zone in cui la crosta è un po' assottigliata, come è normale che succeda in tutti i grandi bacini sedimentari.
Questi studi ci portano, finalmente, ad individuare la causa ed i meccanismi che hanno portato alle estinzioni di massa, eventi molto particolari per spiegare i quali era difficile applicare il criterio dell'attualismo, secondo il quale i processi geologici attuali consentono di capire quelli del passato. Infatti qualcosa di particolare era davvero successo o, meglio, le proporzioni di alcuni processi erano arrivate a dimensioni inimmaginabili, viste con gli occhi del presente.

2 commenti:

Popinga ha detto...

Aldo, c'è una cosa che non mi convince fino in fondo: come si spiega l'effetto dei gas sull'estinzione di gran parte della fauna marina rappresentata da ammoniti, foraminiferi plantonici, brachiopodi, ecc.? Comprendo il collasso delle reti alimentari marine dovuto all'estinzioni della flora e microflora, ma l'ipotesi dell'eutrofizzazione di tutte le acque superficiali oceaniche mi sembra eccessiva. Dell'ipotesi meteoritica conserverei l'effetto oscuramento da polveri, anche se in questo caso potrebbero essere di origine vulcanica. Insomma: meno sill e più effusioni.
Ciao.

Aldo Piombino ha detto...

gli effetti anossici delle eruzioni dei trappi del deccan si vedono bene anche a Gubbio, come gli effetti della fine del cenomaniano si vedono sul bonarelli.
Un rimescolio di gas come quello della fine del permiano ha senz'altro avuto conseguenze a livello marino.
Purtroppo non conosco sezioni stratigrafiche per il limite permiano-triassico. Ce n'è una a karroo ma non sarebbe chiara ma ha fornito dati troppo strani e c'è qualcosa che non torna