Seth Burgess, un géologue au U.S. Geological Survey, étudie un joint colonnaire dans les pièges sibériens. Formé par le refroidissement de la lave basaltique, ces colonnes massives sont parsemées de lichen orange. Crédit :Scott Simper
Une étude menée par un chercheur du Syracuse University College of Arts and Sciences offre de nouveaux indices sur ce qui a pu déclencher l'extinction la plus catastrophique au monde, il y a près de 252 millions d'années.
James Muirhead, chercheur associé au Département des sciences de la Terre, est co-auteur d'un article dans Communication Nature (Macmillan Publishers Limited, 2017) intitulé "Initial Pulse of Siberian Traps Sills as the Trigger of the End-Permian Mass Extinction".
Ses recherches impliquent Seth Burgess, l'auteur principal de l'article et géologue au U.S. Geological Survey, et Samuel Bowring, le professeur Robert R. Shock de géologie au Massachusetts Institute of Technology.
Leurs découvertes suggèrent que la formation de roches ignées intrusives, connu sous le nom de seuils, a déclenché une chaîne d'événements qui ont mis fin à la période géologique du Permien. Dans le processus, plus de 95 pour cent des espèces marines et 70 pour cent des espèces terrestres ont disparu.
"Il y a eu cinq extinctions de masse majeures, puisque la vie est apparue sur Terre il y a plus de 600 millions d'années, " dit Burgess, qui travaille au carrefour des processus volcaniques et tectoniques. "La plupart de ces événements ont été blâmés, à divers moments, sur les éruptions volcaniques et les impacts d'astéroïdes. En réexaminant le timing et le lien entre le magmatisme [le mouvement du magma], changement climatique et extinction, nous avons créé un modèle qui explique ce qui a déclenché l'extinction de masse de la fin du Permien."
Au centre de leur étude se trouve une grande province ignée (LIP) en Russie appelée les pièges sibériens. Couvrant plus de 500, 000 milles carrés, cet avant-poste rocheux a été le site de près d'un million d'années d'activité volcanique épique. Vaste, les volcans plats ont probablement dissipé des volumes importants de lave, cendres et gaz, en poussant le dioxyde de soufre, le dioxyde de carbone et le méthane à des niveaux dangereux dans l'environnement.
Les coulées et seuils de lave de Siberian Traps, avec la rivière Maymecha en arrière-plan. Crédit :Ben Black
Mais ce n'est qu'une partie de l'histoire.
"Jusque récemment, le moment et la durée relatifs des extinctions de masse et du volcanisme LIP ont été obscurcis par l'imprécision de l'âge, " dit Muirhead. "Notre modèle est basé sur de nouvelles, des données d'âge à haute résolution qui suggèrent que les coulées de lave de surface ont éclaté trop tôt pour entraîner une extinction de masse. Au lieu, il y avait un sous-intervalle de magmatisme-un plus court, partie particulière du PLI - qui a déclenché une cascade d'événements provoquant une extinction de masse."
Le déclencheur ? Chaleur extrême dégagée lors de la formation des seuils.
« La chaleur des seuils exposés inexploitée, sédiments riches en gaz pour entrer en contact avec le métamorphisme [le processus par lequel les minéraux et la texture de la roche sont modifiés par l'exposition à la chaleur et à la pression], libérant ainsi les volumes massifs de gaz à effet de serre nécessaires à l'extinction, " dit Muirhead. "Notre modèle relie le début de l'extinction à l'impulsion initiale de la mise en place du seuil. Il représente un moment critique dans l'évolution de la vie sur Terre."
Le magma forme de la roche ignée de deux manières. Une façon est l'extrusion, dans lequel le magma éclate à travers des cratères volcaniques et des fissures à la surface de la Terre ; l'autre est l'intrusion, par lequel le magma se force entre ou à travers des formations rocheuses existantes, sans atteindre la surface. Les types courants d'intrusion sont les seuils, dykes et batholites.
Des seuils dans le bassin de la Toungouska en Sibérie, où l'équipe de Muirhead effectue la plupart de ses recherches, s'est probablement frayé un chemin à travers le calcaire, charbon, roches clastiques et s'évapore. Le mélange de chaud, On pense que les roches en fusion et les charbons contenant des hydrocarbures ont ouvert la voie à une libération massive de gaz à effet de serre et à un changement climatique à l'échelle mondiale.
« La composition des sédiments et la quantité d'hydrocarbures [pétrole et gaz naturel] disponibles dans ces sédiments nous aident à comprendre si un PLI peut ou non déclencher une extinction de masse, " dit Burgess, ajoutant que le modèle de son équipe peut s'appliquer à d'autres événements d'extinction coïncidant avec les PLI. "L'extinction de masse peut prendre 10, 000 ans ou moins—un clin d'œil, selon les normes géologiques, mais ses effets sur la trajectoire évolutive de la vie sont encore observables aujourd'hui."
