El vulcanisme extrem no va causar lʼextinció massiva dʼespècies al final del Cretaci

El treball el signen la investigadora Sietske Batenburg, de la Facultat de Ciències de la Terra de la Universitat de Barcelona, i els experts Vicente Gilabert, Ignacio Arenillas i José Antonio Arz, de lʼInstitut Universitari dʼInvestigació en Ciències Ambientals dʼAragó (IUCA, Universitat de Saragossa).

Límit K/Pg: la gran extinció del Cretaci a les costes de Zumaia

Lʼescenari dʼaquest estudi han estat els penya-segats de Zumaia (Guipúscoa), que contenen una successió excepcional dʼestrats que revela la història geològica de la Terra en el període de 115 a 50 milions dʼanys (Ma) dʼantiguitat. En aquest entorn, lʼequip ha analitzat sediments i roques riques en microfòssils que es van dipositar fa entre 66,4 i 65,4 Ma, un interval de temps que inclou el famós límit Cretaci-Paleogen (K/Pg). Datat en 66 Ma, el límit K/Pg separa el Mesozoic del Cenozoic i coincideix amb una de les cinc grans extincions en massa del planeta.

El treball ha analitzat els canvis climàtics que es van produir just abans i després de lʼextinció massiva marcada pel límit K/Pg, així com la seva possible relació amb aquesta gran crisi biològica. Per primera vegada, sʼha estudiat si aquest canvi climàtic coincideix en lʼescala temporal amb les seves possibles causes: el vulcanisme massiu del Dècan (Índia) —un dels episodis volcànics més violents en la història geològica del planeta— i les variacions orbitals de la Terra.

«La particularitat dels afloraments de Zumaia és que sʼhi van acumular dos tipus de sediments —uns de més rics en argiles i uns altres de més rics en carbonats— que avui podem identificar com a estrats de margues i calcàries que alternen entre si formant ritmes», destaca la investigadora Sietske Batenburg, del Departament de Dinàmica de la Terra i de lʼOceà de la UB. «Aquesta forta ritmicitat en la sedimentació es relaciona amb les variacions cícliques que pateix lʼorientació i inclinació de lʼeix de la Terra en el moviment de rotació, així com en el moviment de translació al voltant del Sol».

Aquestes configuracions astronòmiques —els famosos cicles de Milankovitch que es repeteixen cada 405.000, 100.000, 41.000 i 21.000 anys— regulen la quantitat de la radiació solar rebuda, modulen la temperatura global del nostre planeta i condicionen el tipus de sediment que arriba als oceans. «Gràcies a aquestes periodicitats identificades en els sediments de Zumaia, hem pogut establir la datació més precisa dels fenòmens climàtics que van esdevenir al voltant de lʼèpoca en què van viure els últims dinosaures», explica el doctorand Vicente Gilabert, del Departament de Ciències de la Terra de la Universitat de Saragossa, que llegirà la tesi doctoral a finals dʼaquest any.

Foraminífers planctònics: revelant el clima del passat

Lʼanàlisi isotòpica del carboni 13 en les roques combinada amb lʼestudi dels foraminífers planctònics —uns microfòssils que es fan servir com a indicadors bioestratigràfics dʼalta precisió— ha permès reconstruir el paleoclima i la cronologia dʼaquesta època en els sediments de Zumaia. Més del 90 % de les espècies de foraminífers planctònics del Cretaci de Zumaia es van extingir fa 66 milions dʼanys, coincidint amb una gran pertorbació en el cicle del carboni i amb una acumulació dʼesfèrules de vidre dʼimpacte originades per lʼasteroide que va impactar a Chicxulub, a la península de Yucatán (Mèxic).

Les conclusions de lʼestudi revelen lʼexistència de tres esdeveniments dʼintens escalfament climàtic —coneguts com a esdeveniments hipertermals— que no estan relacionats amb lʼimpacte de Chicxulub. El primer, denominat LMWE i anterior al límit K/Pg, ha estat datat entre 66,25 i 66,10 Ma. Els altres dos esdeveniments —posteriors a lʼextinció massiva— sʼanomenen Dan-C2 (entre 65,8 i 65,7 Ma) i LC29n (entre 65,48 i 65,41 Ma).

En lʼúltima dècada hi ha un debat intens sobre si els esdeveniments hipertermals esmentats van ser o no provocats per lʼincrement en lʼactivitat volcànica del Dècan, que va emetre grans quantitats de gasos a lʼatmosfera. Els resultats dʼaquesta recerca indiquen que tots els esdeveniments «estan en sincronia amb unes configuracions orbitals extremes de la Terra conegudes com a màxims dʼexcentricitat. Només lʼLMWE, que va produir un escalfament global estimat dʼentre 2 a 5 °C, sembla tenir una relació temporal amb un episodi eruptiu del Dècan, fet que suggereix que va ser causat per una combinació dels efectes del vulcanisme i lʼúltim màxim dʼexcentricitat del Cretaci», detallen els experts.

Variacions orbitals de la Terra al voltant del Sol

Els canvis climàtics globals que van ocórrer a la fi del Cretaci i lʼinici del Paleogen (entre 250.000 anys abans i 200.000 anys després del límit K/PG) van ser deguts a màxims dʼexcentricitat de lʼòrbita de la Terra al voltant del Sol.

Ara bé, lʼexcentricitat orbital que va influir en els canvis climàtics abans i després del límit K/Pg no està relacionada amb lʼextinció massiva dʼespècies del final del Cretaci. Els canvis climàtics ocasionats pels màxims dʼexcentricitat i augmentats puntualment pel vulcanisme del Dècan van ocórrer de manera gradual i en una escala de centenars de milers d'anys.

«Aquestes dades confirmarien que lʼextinció va ser causada per algun fenomen completament extern al sistema terrestre: lʼimpacte dʼun asteroide que va tenir lloc 100.000 anys després dʼaquest canvi climàtic del final del Cretaci (lʼLMWE)», apunta lʼequip investigador. «A més, els últims 100.000 anys previs al límit K/Pg es caracteritzen per una gran estabilitat ambiental sense pertorbacions evidents i la gran extinció massiva dʼespècies va succeir de manera instantània en lʼescala de temps geològic», conclouen.

Article de referència:

Gilabert, V., Batenburg, S., Arenillas, I., y Arz, J. A. (2021). «Contribution of orbital forcing and Deccan volcanism to global climatic and biotic changes across the Cretaceous-Paleogene boundary at Zumaia, Spain». Geology, agost de 2021. Doi: 10.1130/G49214.1