Massa-extincties zijn tijden in het verleden van de aarde waarin grote delen van het leven plotseling en catastrofaal stierven. Deze hebben de afgelopen 550 miljoen jaar periodiek plaatsgevonden. De exacte oorzaken van deze uitstervingen zijn niet volledig begrepen, maar er lijkt een opmerkelijk samenvallen te zijn tussen massale uitstervingen en enorme vulkaanuitbarstingen die grote stollingsprovincies (LIP's) vormen.

LIP's zijn enorme vulkanen die in zeer korte tijd miljoenen kubieke kilometers basaltmagma produceren. Ze zijn veel groter in omvang dan de beroemde superuitbarstingen - zoals de Yellowstone-caldera-supervulkaan - die doorgaans minder dan 5, 000 kubieke kilometer magma.

Het magma van LIP's kan tijdens de uitbarsting voldoende gassen afgeven, zoals koolstofdioxide (een broeikasgas) of op zwavel gebaseerde verbindingen, om het klimaat te veranderen. Deze klimaatverandering beïnvloedt op zijn beurt de samenstelling van de oceanen en leidt snel tot de dood van het leven op aarde.

Hoewel enorme vulkaanuitbarstingen in verband zijn gebracht met massale uitstervingen op aarde, ons onderzoek toont aan dat een van 's werelds grootste bekende LIP's mogelijk geen effect heeft gehad op het klimaat of heeft geleid tot uitsterven. Voorafgaand aan onze studie, de precieze leeftijd van de LIP was niet echt bekend; met onze verbeterde dataset en hogere precisie-analyse, we hebben kunnen aantonen dat deze dingen niet tegelijkertijd gebeurden.

Niet alleen uitbarstingen

Onderzoek heeft ook gesuggereerd dat basalt van LIP's, die in de korst dringen, kan opwarmen en veranderen - metamorfoseren - sedimentaire gesteenten die rijk zijn aan vluchtige stoffen, verbindingen die gemakkelijk verdampen. Dit metamorfisme kan enorme hoeveelheden gassen zoals methaan en zwaveldioxide uit de sedimenten vrijmaken, die ook het klimaat veranderen, wat leidt tot massale uitstervingen.

Beide mechanismen zijn verantwoordelijk voor het veroorzaken van de klimaatverandering die resulteerde in massale uitstervingen. Echter, er zijn ook gevallen van LIP's die geen massale uitsterving lijken te veroorzaken en ook uitstervingen die geen duidelijke LIP hebben. De relatie tussen deze enorme LIP-vulkaanuitbarstingen en massa-extincties is misschien niet zo duidelijk als eerder werd gedacht. Het ontrafelen van de exacte betrokken mechanismen is de focus geweest van tal van wetenschappelijke studies.

Een uiterst belangrijke factor om te overwegen is de exacte leeftijd van de LIP ten opzichte van de massale uitsterving. Als de leeftijden van de klimaatverandering, geassocieerde massa-extinctie en de LIP overlappen elkaar niet, dan is het vulkanisme niet de oorzaak.

Braziliaanse uitbarsting

Om te onderzoeken of een van 's werelds grootste LIP's enorme klimaatverandering en massale uitsterving veroorzaakte, ons onderzoeksteam heeft zeer nauwkeurige leeftijden gegenereerd voor de Paraná-Etendeka LIP in Brazilië. We dateerden het mineraal zirkoon dat kristalliseerde in de uitbarstende lavastromen met behulp van het U-Pb-systeem, waardoor we de uitbarstingstijd van de lava's nauwkeurig konden bepalen. Deze techniek produceert nauwkeurige en nauwkeurige leeftijden voor LIP's.

Talrijke studies hadden deze LIP in verband gebracht met een massale uitstervingsgebeurtenis in de oceanen. Het eerste wat we wilden weten was wanneer deze LIP uitbarstte, en voor hoe lang. Zodra we deze informatie hadden, we konden bepalen of het plaatsvond op precies hetzelfde moment als de massale uitstervingsgebeurtenis.

Ons onderzoek richtte zich op de provincie Paraná Magmatic - het Zuid-Amerikaanse deel van de LIP in Brazilië - dat verreweg de grootste, en produceerde ongeveer een miljoen kubieke kilometer magma.

Toen deze LIP uitbrak, 140 miljoen jaar geleden, Zuid-Amerika en Afrika waren met elkaar verbonden en maakten deel uit van het supercontinent Gondwana. Deze LIP barstte uit in Brazilië en Namibië, toen beide gebieden buren waren vóór de opening van de Zuidelijke Atlantische Oceaan.

Veel studies hebben gesuggereerd dat deze LIP wereldwijde klimaatverandering veroorzaakte, wat leidde tot een kleine massa-extinctie en ook tot een verlaging van de zuurstofconcentratie in de oceanen. Deze periode wordt de Valanginiaanse gebeurtenis genoemd.

Geen milieueffecten

Uit ons onderzoek blijkt dat de Paraná LIP extreem snel uitbarstte, ongeveer een miljoen jaar na de massale uitsterving en het is dus onwaarschijnlijk dat dit de oorzaak is geweest. Er is een ouder deel van de Paraná LIP waar we niet aan hebben gewerkt en die de Valanginiaanse gebeurtenis zou kunnen hebben veroorzaakt. Maar de meeste LIP's barsten in een zeer korte tijdsperiode uit, het is dus onwaarschijnlijk dat het oudere gedeelte meer dan een miljoen jaar ouder is dan de rest van de provincie.

We hebben ook niet gewerkt aan het Etendeka-gedeelte van de provincie in Namibië. Dit deel van de provincie is echter extreem klein in vergelijking met het Zuid-Amerikaanse deel, en we verwachten dat het toevallig uitbarstte met de Paraná, hoewel het mogelijk langer is blijven uitbarsten (en daarom jonger kan zijn).

Onze studie van de Paraná LIP bewijst dat de uitbarsting van enorme hoeveelheden LIP-magma alleen misschien niet genoeg is om massale uitstervingen te veroorzaken. De vraag die overblijft is waarom deze enorme uitbarsting van magma bijna geen effect had op het klimaat; onze theorie is dat het ontbreken van vluchtige-rijke sedimenten rond de Paraná LIP betekende dat er geen extra vluchtige stoffen vrijkwamen als gevolg van metamorfose tijdens de positionering, of emplacement, van het LIP. Misschien is het metamorfisme van sedimenten door LIP-magma's, en het daarbij vrijkomende gas, is de belangrijkste oorzaak van klimaatverandering die leidt tot massale uitstervingen?

De grootste massa-extinctie op aarde vond plaats aan het einde van de Perm-periode, die samenviel met de uitbarsting van de Siberische vallen LIP. Deze LIP drong grote, vluchtige, rijke sedimentaire bekkens binnen, waardoor er waarschijnlijk enorme hoeveelheden vluchtige stoffen vrijkwamen.

Onze bevindingen voor de Paraná LIP hangen ook af van de leeftijd van het Valanginiaanse evenement. Momenteel, de schatting van de leeftijd voor deze gebeurtenis is gebaseerd op cyclische analyse van oceaansedimenten, maar het is mogelijk dat met grotere precisie, we kunnen vinden dat het overlapt met de Paraná LIP. Hoewel enorme vulkaanuitbarstingen in verband zijn gebracht met massale uitstervingen op aarde, ons onderzoek toont aan dat een van 's werelds grootste bekende LIP's mogelijk geen effect heeft gehad op het klimaat of heeft geleid tot uitsterven. Maar voor nu, het lijkt erop dat de Paraná LIP bijna geen milieu-effect had op onze planeet.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.