Крупные изверженные провинции влияют на колебания углекислого газа в атмосфере

Около 250 миллионов лет назад мощное вулканическое извержение затопило лавой территорию современной Сибири, создав Сибирские траппы. Это событие выбросило в атмосферу огромное количество CO₂, что быстро изменило климат и спровоцировало массовое пермско-триасовое вымирание. Однако после извержения Сибирские траппы начали поглощать атмосферный CO₂ обратно в земную кору за счёт выветривания и эрозии. Сибирские траппы — крупнейшая из нескольких крупных изверженных провинций (LIPs), которые, вероятно, играли роль в регулировании климата Земли.

В новом исследовании, опубликованном в Geophysical Research Letters, учёные смоделировали извержения LIPs и их движение в результате тектоники плит за последние 400 миллионов лет. Они сравнили время извержения и выветривания LIPs с реконструкциями уровня атмосферного CO₂, чтобы определить, оказывали ли эти процессы контролирующее влияние. Анализ позволил выявить конкретные периоды, когда LIPs были ключевым фактором, "включавшим" или "выключавшим" глобальный термостат планеты.

"Эти огромные извержения выносят колоссальное количество углекислого газа и могут изменить климат, вызвав массовые вымирания, — отмечает соавтор Сабин Захирович. — Но у Земли есть встроенные механизмы для удаления CO₂ из атмосферы в геологических масштабах времени". LIPs могут поглощать большие объёмы CO₂, поскольку базальтовые лавы богаты силикатными породами, особенно подверженными выветриванию. Тёплые и влажные условия ускоряют этот процесс, поэтому наибольшая эрозия происходит, когда LIPs находятся в экваториальных регионах.

Исследователи использовали программное обеспечение GPlates для реконструкции движения тектонических плит. Они учли время извержения LIPs и продолжительность их нахождения вблизи экватора для оценки эрозии, а затем сравнили эмиссию и поглощение CO₂ с прокси-данными по атмосферному CO₂. Применение вейвлет-анализа позволило выявить корреляцию и возможную причинно-следственную связь.

Сравнение показало несколько связанных скачков и падений атмосферного CO₂, подтверждающих, что эти базальтовые провинции миллионы лет влияли на температуру Земли. Например, 200 млн лет назад, при расколе Пангеи, Центрально-Атлантическая магматическая провинция произвела огромный объём лавы, что привело к резкому росту CO₂, а затем — к его быстрому снижению из-за длительного нахождения провинции во влажном экваториальном поясе.

Извержение и выветривание LIPs — лишь один аспект углеродного цикла Земли, и в некоторые периоды их влияние могло уступать другим геологическим процессам. Модель также не учитывала подводные LIPs. В дальнейшем учёные планируют изучить другие пути влияния тектоники плит на глубокий углеродный цикл, включая роль офиолитов — фрагментов океанической коры, вынесенных на континенты.