Иридиевая аномалия в геологии¶

Иридиевая аномалия в геологии — это резко повышенное (в десятки и сотни раз относительно фоновых значений) содержание химического элемента иридия в осадочных горных породах, фиксируемое на границе мелового и палеогенового периодов (мел-палеогеновая граница, ~66 млн лет назад). Аномалия рассматривается как ключевое свидетельство импактного события — падения крупного астероида, вызвавшего массовое вымирание в конце мезозоя.

¶История открытия

Аномалия была обнаружена в 1979 году группой учёных под руководством физика Луиса Альвареса (совместно с его сыном, геологом Уолтером Альваресом, и коллегами Фрэнком Асаро и Хелен Мишель) в глинистом прослое близ итальянского города Губбио. Изначально исследователи искали способ точного определения скорости осадконакопления, но обнаружили, что концентрация иридия в тонком слое глины на границе мела и палеогена в 30 раз превышает фоновые значения. Позднее аналогичные пики концентрации иридия были найдены в десятках мест по всему миру, включая разрезы в Дании, Испании, Новой Зеландии, на Гаити и в США.

В 1980 году Альваресы опубликовали гипотезу о том, что аномалия возникла в результате падения астероида диаметром около 10 км, а сам удар привёл к вымиранию динозавров и 70 % видов морской фауны. Первоначально гипотеза встретила критику, но к началу 1990-х годов получила весомые подтверждения — прежде всего обнаружение ударного кратера Чиксулуб на полуострове Юкатан (Мексика), возраст которого совпал с возрастом аномального слоя.

¶Механизм образования

Иридий — платиноид, крайне редкий в земной коре (среднее содержание ~0,02–0,4 части на миллиард), но относительно распространённый в хондритовых метеоритах. При падении крупного астероида происходит испарение и распыление его вещества; мельчайшие частицы, обогащённые иридием, распространяются в атмосфере по всему земному шару и постепенно оседают, формируя тонкий глобальный слой с аномальной концентрацией элемента.

Помимо импактной версии, существуют альтернативные объяснения: вулканическая гипотеза (выбросы иридия при извержениях траппов Декана в Индии), а также гипотеза о накоплении иридия в результате восстановительных условий на границе сред (например, при образовании конкреций). Однако геохимические характеристики слоя — соотношение изотопов осмия, наличие ударного кварца, тектитов и никель-хромиевые пропорции — указывают на внеземное происхождение основной массы иридия.

¶Характеристики слоя

Иридиевая аномалия приурочена к узкому стратиграфическому интервалу мощностью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В типичном случае это глинистый или мергелистый прослой, содержащий:

• концентрацию иридия от 1 до 100 частей на миллиард (в среднем в 30–160 раз выше фона);
• повышенное содержание других сидерофильных элементов (никель, кобальт, золото);
• ударно-метаморфные минералы (кварц с планарными деформационными структурами);
• мелкие сферулы (микротектиты) — застывшие капли расплава;
• сажу и частицы древесного угля, свидетельствующие о масштабных пожарах.

Слой прослеживается в морских и континентальных отложениях, что делает его идеальным маркером для корреляции разрезов по всему миру.

¶Значение для науки

Иридиевая аномалия стала одним из главных доказательств импактной теории массовых вымираний. Она позволила:

• обосновать ударное происхождение кратера Чиксулуб (диаметр ~180 км);
• датировать границу мела и палеогена с высокой точностью (66,043 млн лет);
• разработать модели глобальных климатических последствий удара — «импактная зима», закисление океана, прекращение фотосинтеза;
• использовать аномалию как реперный горизонт при стратиграфических корреляциях.

Кроме того, поиск иридиевых аномалий применяется для идентификации других импактных событий в истории Земли (например, на границе эоцена и олигоцена, связанной с кратером Попигай в России, и в позднем девоне). В России иридиевые аномалии изучены в разрезах Восточно-Европейской платформы и на Урале.

¶Критика и альтернативные взгляды

Часть исследователей, преимущественно сторонники вулканической гипотезы, указывают, что иридий мог поступать в атмосферу при извержениях сибирских траппов или траппов Декана, однако масштаб выбросов при вулканизме оценивается как недостаточный для создания глобальной аномалии такой интенсивности. Также обсуждается возможность биогенной концентрации иридия в осадках, но эта версия не объясняет одновременность появления аномалии на всех континентах и её связь с ударными минералами.

¶Источники

• Альварес Л. и др. Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction // Science, 1980.
• Шульте П. и др. The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary // Reviews of Geophysics, 2010.
• Рябов В. В. Иридиевая аномалия на границе мела и палеогена // Геохимия, 1991.
• Келлер Г. и др. Deccan volcanism, the KT mass extinction and the Chicxulub impact // Journal of the Geological Society of India, 2011.