Сибирский плюм¶

Сибирский плюм — это крупная магматическая провинция (LIP, Large Igneous Province), расположенная на территории Восточной Сибири, образовавшаяся в результате мантийного плюмового магматизма в конце пермского — начале триасового периода (около 251–250 миллионов лет назад). Сибирский плюм является одним из крупнейших вулканических событий в истории Земли, его извержения привели к формированию Сибирских траппов — обширного плато базальтовых лав, занимающего площадь около 2–3 миллионов квадратных километров. Считается, что деятельность Сибирского плюма стала одной из главных причин массового пермского вымирания, самого масштабного в истории планеты.

¶Геологическое строение и происхождение

Сибирский плюм представляет собой гигантский восходящий поток мантийного вещества (мантийный плюм), который поднимался от границы ядра и мантии (слой D’’) к земной коре. Его диаметр оценивается в 1000–2000 километров. Плюм вызвал интенсивный вулканизм, который длился относительно короткий по геологическим меркам период — около 1–2 миллионов лет, но с пиком активности в первые сотни тысяч лет.

Основные продукты магматизма:

Трапповые базальты: лавовые потоки, образующие ступенчатые плато (траппы). Их мощность достигает 3–4 километров в отдельных районах (например, в Норильском районе).
Интрузивные породы: силлы, дайки, лополиты, сложенные долеритами, габбро и перидотитами. Внедрение этих пород происходило как в осадочный чехол Сибирской платформы, так и в фундамент.
Вулканические туфы и пирокластика: выбросы пепла и обломочного материала, которые распространялись на огромные расстояния.

Геохимические исследования показывают, что магма сибирского плюма имела мантийный источник, обогащённый несовместимыми элементами (например, редкоземельными элементами, титаном, фосфором). Состав пород варьируется от толеитовых базальтов (преобладающий тип) до щелочных разностей и коматиитовых базальтов, что указывает на разную степень плавления мантийного вещества.

¶История открытия и изучения

Первые описания трапповых пород Сибири были сделаны в XIX веке геологами, работавшими в составе экспедиций Русского географического общества. В 1840-х годах Александр фон Миддендорф отметил обширные выходы базальтов на плато Путорана. Систематическое изучение началось в советское время, в 1930–1950-х годах, в связи с поиском полезных ископаемых (медно-никелевых руд, угля).

В 1970-х годах была выдвинута гипотеза о связи траппов с мантийным плюмом. В 1990-х годах, после публикации работ группы учёных под руководством Пола Ренне (США) и Стивена Боуринга (США), были получены точные изотопные датировки (U-Pb по циркону, Ar-Ar по плагиоклазу), которые подтвердили, что пик извержений пришёлся на рубеж перми и триаса (251,0 ± 0,3 млн лет). Эти данные позволили связать сибирский плюм с пермским вымиранием.

¶Связь с пермским вымиранием

Пермское вымирание (около 251,9 млн лет назад) уничтожило до 96% морских видов и 70% наземных позвоночных. Сибирский плюм считается главным триггером этой катастрофы. Механизмы воздействия включают:

Выброс углекислого газа (CO₂): вулканические извержения и сжигание угольных пластов (внедрение интрузий в угленосные толщи Сибирской платформы) привели к резкому росту концентрации CO₂ в атмосфере, что вызвало парниковый эффект и глобальное потепление на 8–10 °C.
Выброс сернистых газов (SO₂): сернистые аэрозоли вызывали кислотные дожди и краткосрочное похолодание, но в долгосрочной перспективе способствовали закислению океана.
Выброс метана (CH₄): разогрев угольных залежей и вечной мерзлоты привёл к выделению метана, который в 20–30 раз сильнее парникового газа, чем CO₂.
Выброс ртути и других токсичных элементов: отравление водной среды и почв.

Исследования изотопов углерода (δ¹³C) в осадочных породах пермо-триасовой границы показывают резкое отрицательное смещение, что свидетельствует о массовом выбросе лёгкого углерода из органических источников (уголь, нефть, газ). Этот выброс совпадает по времени с началом активности сибирского плюма.

¶Полезные ископаемые

Сибирский плюм создал уникальные условия для образования месторождений полезных ископаемых. Крупнейшие из них:

Медно-никелевые руды: Норильский рудный район (месторождения Норильск-1, Талнах, Октябрьское) — одни из крупнейших в мире по запасам никеля, меди, кобальта и платиноидов. Образование руд связано с внедрением интрузий габбро-долеритов, которые захватывали серу из вмещающих пород (сульфаты, пирит) и концентрировали металлы.
Платиноиды: платина, палладий, родий, иридий — извлекаются как попутные компоненты при переработке медно-никелевых руд.
Уголь: в угленосных толщах пермского возраста, прорванных интрузиями плюма, произошла дегазация и коксование углей, что привело к образованию месторождений коксующихся углей (например, Тунгусский бассейн).
Алмазы: в некоторых районах (например, в Якутии) с плюмом связывают образование кимберлитовых трубок, хотя основная часть алмазных месторождений Сибири имеет более древний (девонский) возраст.

¶Современные исследования

Сибирский плюм остаётся объектом активных научных исследований. Основные направления:

Геохронология: уточнение длительности и фаз магматизма с помощью высокоточных методов (U-Pb, Ar-Ar, Re-Os). Последние данные показывают, что основная фаза извержений длилась менее 1 млн лет, но отдельные импульсы могли продолжаться до 2–3 млн лет.
Геохимия и изотопия: изучение состава мантийного источника, степени плавления, процессов фракционирования и контаминации корой.
Моделирование климатических последствий: компьютерные модели, связывающие выбросы газов с изменениями температуры, кислотности океана и биосферы.
Сравнительная планетология: сибирский плюм используется как аналог для изучения вулканизма на других планетах (например, на Марсе — провинция Фарсида, на Венере — обширные лавовые равнины).

¶Интересные факты

Объём извергнутой лавы оценивается в 2–3 миллиона кубических километров, что сопоставимо с объёмом всей земной коры под океанами.
Площадь распространения траппов (около 2–3 млн км²) превышает территорию Западной Европы.
В Норильском районе мощность трапповой толщи достигает 3,5 км, что является рекордом для континентальных базальтов.
Следы пеплопадов от сибирского плюма обнаружены в осадочных породах на территории современного Китая, Австралии и Антарктиды.
Гипотеза о связи плюма с вымиранием была подтверждена только в 1990-х годах после точного датирования; до этого вымирание связывали с падением астероида (как в случае с меловым вымиранием).

¶Критика и альтернативные гипотезы

Некоторые исследователи оспаривают решающую роль сибирского плюма в пермском вымирании. Альтернативные гипотезы включают:

Импактное событие: предполагается падение астероида или кометы, но достоверных кратеров соответствующего возраста не найдено (возможный кандидат — кратер Бедоута в Австралии, но его возраст спорен).
Вулканизм Эмэйшань: крупная магматическая провинция в Китае (Эмэйшаньские траппы) также активна в пермский период, но её возраст немного древнее (около 260 млн лет).
Комплексный сценарий: сочетание вулканизма, изменения уровня моря, аноксии океана и биотических факторов.

Тем не менее, большинство специалистов признают сибирский плюм главным фактором, вызвавшим пермское вымирание.