A parte quella della fine del Cretaceo, tutte le estinzioni di massa (sia quelle maggiori che quelle minori) succedutesi dal Cambriano inferiore sono legate ad una attività di Large Igneous Province. In realtà anche alla fine del Cretaceo si è verificata una importante attività di Large Igneous Province, ma qui abbiamo anche un altro evento importante come la caduta dell’asteroide dello Yucatan. Pertanto l’influenza dell’una o dell’altra causa è stata molto combattuta negli ultimi 50 anni circa (diciamo a partire dal 1978). La stratigrafia “tradizionale” prevedeva che la maggior parte delle lave della Grande Provincia Magmatica dei Trappi del Deccan si fosse messa in posto all’inizio del Paleocene, nel Daniano e non alla fine del Cretaceo nel Maastrichtiano. Questa stratigrafia però partiva dal postulato di una dinamica monocentrica della provincia magmatica e dalla stratigrafia della sua parte SW (la subprovncia dei Western Ghats). Invece una revisione delle età con nuovi dati nelle altre zone, specialmente quelle di NE, ha dimostrato come da quelle parti le lave sono in genere ben più antiche di quelle dei Western Gaths, spostando la maggior parte dell’attività dei Trappi del Deccan nel Cretaceo terminale (Maastrichtiano) e quindi a certificare anche alla fine del Cretaceo un chiaro nesso tra l’estinzione di massa e la messa in posto di una Large Igneous Province, cosa questa che a diverse persone come il sottoscritto appare più realistica.
LARGE IGNEOUS PROVINCES ED ESTINZIONI DI MASSA. Le Large Igneous Provinces (in sigla LIP) sono delle enormi serie magmatiche, dell’ordine delle centinaia di migliaia se non di milioni di km cubi di magmi, che si mettono in posto in tempi geologicamente brevi. C’è una ampia letteratura che dimostra il legame fra queste enormi eruzioni e gli eventi di estinzione di massa a partire da quando fu lancata la prima ipotesi del genere (Courtillot et al 1986), ad esempio:
- i trappi della Jacuzia per l’estinzione del Devoniano superiore,
- i trappi siberiani per la fine del Permiano
- i basalti dell’Atlantico centrale per la fine del Triassico.
Anche le estinzioni “minori” sono avvenute in corrispondenza di eventi vulcanici di quel tipo (Kasbohm et al., 2021), per esempio nel Cambriano inferiore (basalti di Kalkarindji, ne ho parlato qui), nel Permiano medio (trappi di Emeishan), negli eventi anossici del Cretaceo (diversi plateau oceanici), al passaggio Paleocene - Eocene (basalti dell'Atlantico settentrionale). Sono stati proposti diversi meccanismi per spiegare l’associazione fra LIP ed estinzioni di massa, fra i quali i più importanti sono:
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| gli effetti delle emissioni di una LIP |
- un raffreddamento globale nelle fasi iniziali dell’attività dovuto a importanti emissioni di polveri che bloccano la radiazione solare,
- il riscaldamento globale in corrispondenza del parossismo di attività dovuto alle emissioni di CO2 e SO2
- l’anossia nei mari
- il rilascio di gas tossici o metalli
- l’acidificazione degli oceani e delle piogge.
Una sintesi la potete leggere in Ernst et al. (2021)
FINE CRETACEO: UN DIBATTITO ANCORA APERTO. In realtà per l’estinzione alla fine del Cretaceo (il vecchio K/T, ora definito K/Pg) troviamo come è noto un altro candidato ben radicato come la causa scatenante dell’estinzione, l’impatto dell’asteroide nello Yucatan. Tuttavia non tutto il mondo scientifico è d’accordo e soprattutto (particolare di non trascurabile importanza) i dubbi vengono soprattutto fra i geologi che specificamente studiano i rapporti fra estinzioni di massa e fenomeni geologici: questo perché come durante le altre estinzioni di massa, anche durante questa estinzione era attiva una Large Igneous Province, anzi una delle più importanti: i trappi del Deccan. Il problema è che secondo una serie di stime, la maggior parte dei prodotti di questa LIP si sarebbero messi in posto dopo il K/Pg. Una recentissima revisione della stratigrafia e della quantità di prodotti emessi, invece, arriva a conclusioni molto diverse e cioè che la maggior parte dei trappi del Deccan si è messa in posto immediatamente prima della fine del Cretaceo, certificandone il ruolo nell’innesco dell’estinzione a livello del K/Pg.
I TRAPPI DEL DECCAN affiorano su oltre 500.000 km² nella parte NW della penisola indiana e si estendono ulteriormente sotto il Mar Arabico su un'area di circa 380.000 km². Sono l’ultima delle varie Large Igneous Provinces formatesi nel mesozoico prima delle varia fratture che portarono alla frammentazione del Gondwana e all'apertura degli oceani Atlantico e Indiano. In particolare, questa LIP ha preceduto la divisione tra l’India e il microcontinente delle Seychelles e per questo motivo anche in quelle isole troviamo lave assimilate a questa LIP.
È ampiamente accertato su base geocronologica che il magmatismo del Deccan sia raggruppabile in tre fasi principali con una parentela comune, che possono essere chiaramente riconosciute dai dati geocronologici e paleomagnetici, a cui segue la fase di "punto caldo" con la scia provocata dal movimento dlele placche sopra il plume designate come:
- MAGMATISMO INIZIALE: con ogni probabilità rappresenta le prime risalite di magmi derivanti dall'arrivo della penisola indiana sull'hotspot attualmente centrato sotto l’isola di Reunion, circa 67,0 ± 0,2 milioni di anni, durante il Chron C30r della magnetostratigrafia. Anche se la maggior parte si trova nel settore nord della Provincia, in realtà i prodotti di questa prima fase sono ampiamente dispersi nella Penisola Indiana, anche oltre l’estensione dei successivi trappi in senso stretto
- LA FASE PRINCIPALE: per gli Autori di questa ricerca rappresenta circa il 90% delle lave del Deccan e si è messa in posto in meno di 1 milione di anni fa, in gran parte durante il Chron C29 della stratigrafia magnetica, Chron che si estende a cavallo del K/Pg (66,05 milioni di anni fa).
- VULCANITI TARDIVE E LE INTRUSIVE ASSOCIATE. La loro datazione non è precisa (63,0 ± 2,0 milioni di anni fa). Sulla terraferma si trovano solo in una piccola fascia costiera intorno a Mumbai, ma sono quelle che compongono i prodotti presenti nel Mare Arabico (Fig. 1). Questa ultima fase è sincrona con la separazione India-Seychelles lungo il margine occidentale dell'India.
- ATTIVITÀ DEL PUNTO CALDO. Dopo le eruzioni di 66 miloni di anni fa è rimasta l'attività del punto caldo, quella che è arrivata fino a noi, formando Maldive, Seychelles fino all’isola di Reunion, dove ora staziona la crosta: il Piton de la Fournaise è il vulcano attualmente corrispondente alla posizione del punto caldo (la traccia è spezzata dalla successiva dorsale di Carlsberg)
LA NUOVA DATAZIONE DELLE ERUZIONI DEI TRAPPI DEL DECCAN. Le stime dei volumi di magma eruttati sono stati derivati da un modello eruttivo monocentrico del vulcanismo, unificando a tutta la provincia magmatica i dati delle sequenze su entrambi i lati della catena dei Ghats occidentali, parallele alla costa occidentale dell'India.
Con questo modello quasi il 75% dei volumi eruttati risulterebbe più giovane di 66 milioni di anni fa e quindi posteriore al K/Pg (Sprain et al., 2019).
Ovviamente questa distribuzione dei magmi indebolisce il nesso causale tra eruzioni ed estinzione. Invece l'impatto nello Yucatán precederebbe di poco il K/Pg (Richards et al., 2015, ne ho parlato qui): il lavoro, redatto da un gruppo partecipato sia da noti impattisti come il figlio di Alvarez che sostenitori del nesso fra l’attività nel Deccan e l’estinzione come Self suggerisce che l'impatto avrebbe modificato il sistema magmatico del Deccan, determinando poche centinaia di migliaia di anni un cambiamento nel suo ritmo eruttivo.
Questa stratigrafia unificata è stata contestata in alcune nuove analisi che hanno dimostrato come le zone occidentali siano state molto più studiate rispetto a quelle orientali e ha messo in crisi il modello “unificato” (Kale et al, 2020) in quanto:
- i parametri chimici utilizzati per la correlazione delle lave erano al massimo indicativi ma non diagnostici
- le complessità strutturali all’interno dei trappi del Deccan rimanevano inspiegate
- ci sono stati contemporaneamente stili di eruzione differenti, che presuppongono più centri eruttivi
Di conseguenza, la provincia magmatica più che un tutt’uno si presenta come un collage di subprovince in cui le sequenze stratigrafiche presentano età e caratteristiche geochimiche molto maggiori di quanto precedentemente ipotizzato:
- per Eddy et al (2020) il primo impulso eruttivo, centrato nella parte settentrionale dei trappi, è coevo al riscaldamento durato circa 200.000 che caratterizza il tardo Maastrichtiano osservato nella stratigrafia a livello globale;
- Tholt et al (2023) hanno studiato e datato 21 colate lave che coprono tutta la serie della subprovincia di Malwa: le datazioni con il metodo 40Ar/39Ar indicano che le eruzioni sono iniziate prima di 66,8 milioni di anni fa (almeno 400 mila anni fa prima delle lave più antiche conosciuta nei Western Gaths) e gli aspetti geochimici suggeriscono che le lave di Malwa derivino da una fusione parziale del mantello minore e a temperature e profondità del mantello più basse
Il tasso di eruzione avrebbe raggiunto il picco tra 66,4 e 66,3 milioni di anni fa, per poi diminuire fino a 65,6 milioni di anni fa (attualmente il K/PG è posto a 66 MA).
L'Altopiano di Malwa sembra quindi registrare una fase precedente e più fredda dell'evoluzione della LIP del Deccan che cambia molto il quadro di riferimento, in quanto retrodata - e non di poco – una parte importante della attività magmatica.
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IL NUOVO CALCOLO DEI VOLUMI TRA MAASTRICHTIANO E DANIANO. Kale et al (2025) hanno quindi compilato più di 80 stratigrafie delle sequenze laviche sparse in tutte le parti dei trappi del Deccan, per calcolare i volumi eruttati. Si tratta dello studio più dettagliato e preciso (e – aggiungo – paziente …) in merito, con un livello di confidenza che nessuna delle stime precedenti può vantare, comprendendo anche la parte erosa, che in 65 milioni di anni è stata circa la metà del volume eruttato in terraferma (Dole et al., 2022), mentre i basalti offshore ne hanno subita ben poca.
Pertanto, siccome la maggior parte delle lave della subprovincia di Malwa è stata emessa nel Maastrichtiano, le nuove stime sono molto differenti da quelle degli studi precedenti: suddividendo le lave fra quelle emesse nel tardo Maastrichtiano e e quelle emesse nel Daniano, sono stati calcolati per ognuna delle cinque subprovince (Occidentale, Satpura, Centrale, Mandla e Saurashtra) i quantitativi eruttati pre e post K/Pg. I volumi eruttati (e la loro distribuzione nel tempo) risultano significativamente maggiori delle stime precedenti (circa 1,8 milioni di km3), in particolare nelle subprovince di Satpura e Malwa, dove le lave Maastrichtiane sono ben documentate.
La tabella qui accanto evidenzia le differenze tra questa ricostruzione e i modelli risultanti dal modello di dinamica monocentrica delle colate, in particolare nella quantità di lave prodotte alla fine del Maastrichtano e cioè immediatamente prima del K/Pg: circa il 70% dei 1,2 milioni di km3 di magmi conservati sulla terraferma sono stati emessi durante gli ultimi 300.000 anni del Cretaceo, una quantità quindi molto superiore rispetto a quella prodotta nel Daniano inferiore. Se si ipotizza da allora una perdita per erosione del 50%, i calcoli dei volumi sulla terraferma suggeriscono che durante gli ultimi 300.000 anni del Cretaceo i basalti siano eruttati a un tasso medio maggiore di 1.000 km3 /anno, contro meno di 300 km3/anno nel Daniano. Il contrasto con i modelli precedenti è evidente.
VOLUMI DELLE EMISSIONI GASSOSE. Come è noto, i volatili emessi dai flood basalts delle Large Igneous Provinces sono la causa principale del deterioramento ambientale che ha provocato le estinzioni di massa del Fanerozoico (Jiang et al., 2023). Ipotizzando un volume effusivo totale di 600.000 km³, Nava et al (2021), hanno stimato un rilascio di carbonio tra i 1000 e i 6000 miliardi di tonnellate. Inoltre le lave più giovani hanno liberato meno CO₂ rispetto alle lave più vecchie nella sottoprovincia del Deccan occidentale.
Kale et al (2025) con le nuove stime hanno ricalcolato i dati usando un volume massimo eruttato di un milione e mezzo di km³. Dividendo questo rilascio totale in proporzione al volume (ignorando il minor tenore di CO₂ nelle lave daniane) stimano un rilascio di carbonio totale pari a 6.000 miliardi di tonnellate, di cui 4.200 negli ultimi 300 mila anni prima del K/Pg. Le lave del Daniano ne avrebbero rilasciato solo 1.800 milioni e per di più in un arco di tempo più lungo.
Sullo zolfo gli Autori non hanno dati diretti, ma basandosi su dati precedenti hanno calcolato circa 1.300 miliardi di tonnellate prima del K/Pg contro le 200 nel Daniano. Un alto effetto delle emissioni dei trappi del Deccan è l’anomalia di mercurio nei sedimenti, presente anche in occasione di altre Large Igneous Provinces
CONCLUSIONE: L'ESTINZIONE DELLA FINE DEL CRETACEO È COLLEGATA AD UNA LARGE IGNEOUS PROVINCE COME LE ALTRE ESTINZIONI DI MASSA FANEROZOICHE. È chiaro come estrapolare i dati di tutta la provincia magmatica dei trappi del Deccan avendo come base la stratigrafia del Western Gaths abbia portato a sottostimare i quantitativi di lave prodotte nel Maastrichtiano e sovrastimare quelli emessi nel Daniano: a differenza delle proiezioni precedenti il 70% dei 1.500 milioni di km3 totali di queste lave è stato eruttato nel Maastrichtiano terminale prima del K/Pg, con il conseguente quantitativo di emissioni nei circa 300 mila anni prima del K/Pg sufficienti, in termini di quantità e tasso annuo, a determinare uno stress ambientale estremo alla fine del Maastrichtano che ha innescato l’estinzione, oltretutto in sincronia con una fase di intenso riscaldamento globale
Le lave del primo Daniano hanno invece solo contribuito al ritardato recupero biotico.
Pertanto l’attività della Large Igneous Province del Deccan viene riconosciuta quindi come causa principale dell’estinzione di massa della fine del Cretaceo, come è stato oramai provato per tutte le altre estinzioni di massa (maggiori o minori) che punteggiano la storia della Terra
BIBLIOGRAFIA
Courtillot et al (1996). The influence of continental flood basalts on mass extinctions: Where do we stand? Geological Society of America Special Paper 307, 513-525
Dole et al (2022). Tectonic framework of geomorphic evolution of the Deccan Volcanic Province, India. Earth-Science Reviews 228,103988
Eddy et al (2020). U-Pb zircon age constraints on the earliest eruptions of Deccan Large Igneous Province, Malwa Plateau, India. Earth and Planetary Science Letters, 540, .2020 .116249
Ernst et al (2021). Large Igneous Province Record Through Time and Implications for Secular Environmental Changes and Geological Time-Scale Boundaries. Chapter 1 In: Ernst, et al (eds.) Large Igneous Provinces: A Driver of Global Environmental and Biotic Changes. AGU Geophysical Monograph 255, pp. 3-26.
Jiang et al (2023). An appraisal of ages of Phanerozoic large igneous provinces: Earth-Science Reviews, v. 237,104314.
Kale et al (2020). Emplacement history and evolution of the Deccan Volcanic Province, India. Episodes 43/1, 278-299
Kale et al (2025). Spatio-temporal volume recalibration shows Deccan volcanism caused Terminal Cretaceous Mass Extinction. GSA Bulletin (2025) https://doi.org/10.1130/B38412.1
Kasbohm, et al (2021). Radiometric Constraints on the Timing, Tempo, and Effects of Large Igneous Province Emplacement. In: Ernst et al (eds.) Large Igneous Provinces: A Driver of Global Environmental and Biotic Changes. pp. 27-82
Nava et al (2021). Reconciling early Deccan Traps CO2 outgassing and pre-KPB global cli-
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Richards et al (2015). Triggering of the largest Deccan eruptions by the Chicxulub impact. Bulletin of the Geological Society of America 127, 1507–1520
Sprain et al (2019). The eruptive tempo of Deccan volcanism in relation to the Cretaceous Paleogene boundary. Science 363, 866-870
Tholt et al (2023). Geochronological constraints on the evolution and petrogenesis of the Malwa Plateau Sub-province of the Deccan Traps. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 24/12, 2023GC011137
