Een onderzoek door een onderzoeker aan de Syracuse University College of Arts and Sciences biedt nieuwe aanwijzingen voor de oorzaak van 's werelds meest catastrofale uitsterving, bijna 252 miljoen jaar geleden.

James Muirhead, een onderzoeksmedewerker bij de afdeling Aardwetenschappen, is de co-auteur van een artikel in Natuurcommunicatie (Macmillan Publishers Limited, 2017) getiteld "Initial Pulse of Siberian Traps Sills as the Trigger of the End-Perm Mass Extinction."

Zijn onderzoek omvat Seth Burgess, de hoofdauteur van het artikel en een geoloog bij de U.S. Geological Survey, en Samuel Bowring, de Robert R. Shock hoogleraar geologie aan het Massachusetts Institute of Technology.

Hun bevindingen suggereren dat de vorming van opdringerig stollingsgesteente, bekend als dorpels, leidde tot een reeks gebeurtenissen die de geologische periode van het Perm tot een einde brachten. In het proces, meer dan 95 procent van de mariene soorten en 70 procent van de soorten op het land verdwenen.

"Er zijn vijf grote massale uitstervingen geweest, sinds het leven op aarde meer dan 600 miljoen jaar geleden ontstond, " zegt Burgess, die werkt op het knooppunt van vulkanische en tektonische processen. "De meeste van deze gebeurtenissen krijgen de schuld, op verschillende tijdstippen, over vulkaanuitbarstingen en inslagen van asteroïden. Door de timing en het verband tussen magmatisme [de beweging van magma] opnieuw te onderzoeken, klimaatverandering en uitsterven, we hebben een model gemaakt dat uitlegt wat de oorzaak was van de massa-extinctie aan het einde van het Perm."

Centraal in hun studie staat een grote vulkanische provincie (LIP) in Rusland, de Siberische vallen. Meer dan 500, 000 vierkante mijl, deze rotsachtige buitenpost was de plaats van bijna een miljoen jaar epische vulkanische activiteit. Breed, platte vulkanen hebben waarschijnlijk aanzienlijke hoeveelheden lava verdreven, as en gas, terwijl het duwen van zwaveldioxide, koolstofdioxide en methaan tot gevaarlijke niveaus in het milieu.

Maar dat is slechts een deel van het verhaal.

"Tot voor kort, de relatieve timing en duur van massale uitstervingen en LIP-vulkanisme werd verduisterd door leeftijdsonnauwkeurigheid, " zegt Muirhead. "Ons model is gebaseerd op nieuwe, leeftijdsgegevens met hoge resolutie die suggereren dat lavastromen aan het oppervlak te vroeg zijn uitgebarsten om massale uitsterving te veroorzaken. In plaats daarvan, er was een subinterval van magmatisme - een kortere, bepaald deel van de LIP - dat een cascade van gebeurtenissen veroorzaakte die massaal uitsterven veroorzaakte."

De trekker? Extreme warmte die wordt afgegeven tijdens de vorming van dorpels.

"Hitte van dorpels onbenut, gasrijke sedimenten om in contact te komen met metamorfisme [het proces waarbij gesteentemineralen en textuur worden veranderd door blootstelling aan hitte en druk], waardoor de enorme hoeveelheden broeikasgassen vrijkomen die nodig zijn om uitsterven te bewerkstelligen, " Zegt Muirhead. "Ons model koppelt het begin van uitsterven aan de eerste puls van dorpelplaatsing. Het vertegenwoordigt een cruciaal moment in de evolutie van het leven op aarde."

Er zijn twee manieren waarop magma stollingsgesteente vormt. Een manier is extrusie, waarin magma uitbarst door vulkanische kraters en scheuren in het aardoppervlak; de andere is inbraak, waarbij magma zich tussen of door bestaande rotsformaties dringt, zonder de oppervlakte te bereiken. Veel voorkomende vormen van inbraak zijn dorpels, dijken en batholieten.

Dorpels in het Tunguska-bekken in Siberië, waar het team van Muirhead het meeste onderzoek doet, zich waarschijnlijk een weg baanden door kalksteen, steenkool, klastisch gesteente en verdampt. Het mengsel van hete, Men denkt dat gesmolten gesteente en koolwaterstofhoudende kolen de weg hebben geëffend voor massale uitstoot van broeikasgassen en klimaatverandering op wereldschaal.

"Sedimentsamenstelling en de hoeveelheid koolwaterstoffen [aardolie en aardgas] die beschikbaar zijn in deze sedimenten helpen ons te begrijpen of een LIP al dan niet een massale uitsterving kan veroorzaken, " zegt Burgess, eraan toevoegend dat het model van zijn team van toepassing kan zijn op andere uitstervingsgebeurtenissen die samenvallen met LIP's. "Massa-extinctie kan 10 duren, 000 jaar of minder - een oogwenk, volgens geologische normen, maar de effecten ervan op het evolutionaire traject van het leven zijn vandaag de dag nog steeds waarneembaar."