Chicxulub-påverkan föregår K – t-gränsen massutrotning

ålder för Chicxulub-påverkan

K-t-gränsen. K-t-gränsen identifieras vid 794,11 m, 50 cm över slagbreccia (Fig. 2). Gränsen kännetecknas av en 2-till 3-cm-hick mörkgrå – grön marly kalksten med en 3-till 4 mm tjock grön glaukonitisk lera (17) som markerar en erosionell disconformity. Intervallet 50 cm under k-t-gränsen är i omvänd polaritet C29r. det är uppenbart att 7 cm över K-t-gränsen kärnan normalt magnetiseras (i chron 29n). Förändringen verkar inträffa mer än 4 cm över K-t-gränsen, även om endast en datapunkt inträffar. Stabila kolisotoper visar de höga värdeerna för den sena maastrichtianen i enlighet med de höga värdena för den sena maastrichtianen ovanför breccia, följt av den karakteristiska negativa utflykten vid k-t-gränsen. (Det låga värdet i dolomitprovet 21 beror på diagenetiska effekter.) Iridiumkoncentrationer ligger inom bakgrundsvärdena och når endast 0,29 ng/g vid k-t-gränsen (Fig. 2). Frånvaron av en Ir-anomali och det korta intervallet av C29r ovanför K-t-gränsen antyder en paus, vilket också indikeras av biostratigrafi.

den första tertiära (Danian) planktiska foraminifera är närvarande 2 cm över K-t-gränsen grön lera och diskonformitet och indikerar zon Pla (e.g., Parvularugoglobigerina eugubina, Parvulaugoglobigerina extensa, Eoglobigerina sp. Och Globoconusa daubjergensis, plus sällsynta omarbetade krita arter). I det överliggande fläckiga, bioturbaterade 5 cm-intervallet (proverna 5 och 6) är dessa tidiga Danian-arter vanliga, tillsammans med välutvecklade Parasubbotina pseudobulloides, Subbotina triloculinoides och Globanomalina compressa, som är karakteristiska för en övre Pla-samling och antyder att det tidigaste Danian-intervallet (zoner P0 och nedre Pla) saknas.

det saknade intervallet vid K-t-gränsen kan uppskattas från planktiska foraminiferala sammansättningar och magnetostratigrafi. Tidiga Danian zoner P0 och Pla är korrelativa med C29r ovanför K-t-gränsen, som sträcker sig över de första 275 ky av Tertiären (19, 20). Vid Yax – 1 representeras detta intervall av endast 6 cm av den övre zonen Pla och C29r, vilket indikerar >250 ky saknas och förmodligen en del av den översta Maastrichtian. Detta kan förklara frånvaron av den karakteristiska Ir-anomali som markerar K-t-gränsen över hela världen.

i marly kalksten vid 6 cm ovanför K-t-gränsen sker en annan abrupt förändring i artsammansättningen till större storlek, tillsammans med det plötsliga utseendet på den övre zonen Plc (2) assemblage (t.ex. frånvaro av P. eugubina och närvaro av Premurica inconstans, Eoglobigerina trivialis och Globanomalina pentagona). Detta markerar en annan stor paus(794,05 m) med zon Plb och den nedre delen av zon Plc (l) saknas, vilket också indikeras av den magnetiska polaritetsförändringen från C29r till C29n.

K-t och tidiga Danian-avbrott av dessa storheter har observerats i hela Karibien och Mexikanska golfen (21) och i djuphavet globalt (20) och kan kopplas till intensifierade djuphavsströmmar under den tidiga Paleocenen.

ålder av enhet mellan Breccia och K-T. Planktisk foraminifera inom de 50 cm tjocka laminerade dolomitiska och micritiska kalkstenarna mellan breccia och K-t-gränsen ger kritiska åldersbegränsningar för deponering av denna enhet utöver magnetostratigrafi. Undersökning av tunna sektioner avslöjar att de laminerade intervallen är rika på sen Maastrichtian planktisk foraminifera, även om de alltid omkristalliseras och dåligt bevaras i dessa mikritiska kalkstenar. Omkristalliseringsprocessen behöll emellertid artens morfologi och den ljusare färgade skalkalciten i förhållande till den omgivande mikriten, även om bilderna vid mycket hög förstoring visar den kristallina mikritstrukturen. Av denna anledning är förstoringen av arter begränsad (100-200) och bilderna är ofta fuzzy (Fig. 3). Vi visar representativa arter från olika intervall med en förstoring som fortfarande tillåter erkännande av karakteristiska artmorfologier. För att illustrera att dessa former är foraminifera och för att skilja dem från kristallina sediment, visar vi dem inbäddade i den mörkare omgivande mikritiska kalkstenen. Ingen foraminifera bevaras i de dolomitiska skikten (t.ex. prov 21) som kännetecknas av dolomitromber.

olika och rikliga planktiska foraminiferala sammansättningar finns i alla laminerade mikritiska kalkstenprover, även om bentiska foraminifera är mindre vanliga (mestadels buliminellider). De planktiska sammansättningarna består av karakteristiska SENMAASTRICHTISKA zon CF1-arter, inklusive Globotruncanita stuarti, G. insignis, G. arca, Globotruncanita falsocalcarata, Abathomphalus mayaroensis, R. contusa, Rosita walfishensis, R. rugosa, R. macrocephala, P. hantkeninoides, Globotruncanella petaloidea, Heterohelix, Hedbergella sp. och Globigerinelloides aspera (fikon. 2 och 3). Zon CF1 spänner över de sista 300 ky av krita, korrelerande med den övre delen av magnetokron C29r under K-t-gränsen. Dessa zon CF1 assemblage indikerar därför att avsättning av 50 cm laminerade micritic kalkstenar inträffade efter Chicxulub-påverkan och före K-t-gränsmassutrotningen.

Alternativt kan de 50 cm tjocka laminerade micritic limestones och sen Maastrichtian foraminifera representera omarbetning av backwash och kraterfyllning efter deponering av impact breccia? Microfossil bevis tyder på att detta inte är fallet av flera skäl.

1. Backwash och kraterfyllning kräver högenergiströmmar för att erodera och transportera material, inklusive olika Klaster och faunalelement från slagbreccia och de underliggande litologierna och deras grunda vattenbentiska foraminifera. Inga bevis för sådan omarbetning finns i de kritiska 50 cm mellan breccia-enheten och K-t-gränsen, inte heller finns sedimentära bevis för en hög energiavsättningsmiljö (se nedan).

2. före påverkan var Yucatan-hyllan i Chicxulub-området en grund subtidal miljö som inte stödde planktiska foraminiferala sammansättningar. Efter påverkan är dessa mikrofossiler rikligt närvarande. Om de eroderades och transporterades över stora avstånd från det öppna havet (t.ex. backwash), bör bevisen på sedimentära strukturer med hög energi och olika Klaster och olika arter från olika äldre åldersintervall vara tydliga. Inga bevis för något av ovanstående finns.

3. Planktiska foraminiferala sammansättningar inom 50 cm-intervallet är av hög mångfald med små och stora, tunna och tjockskalade arter, och alla är karakteristiska för den senaste Maastrichtian zone CF1 – åldern. Sådana enhetliga sammansättningar och frånvaron av äldre omarbetade arter kan inte förklaras av backspolning och kraterfyllning, men de överensstämmer med in situ-deponering i en lågenergihemipelagisk miljö.

4. närvaron av hålor under K – t-gränsen och i de fyra glaukonitiska skikten inom 50 cm-intervallet nedan indikerar att avsättning inträffade i en normal sedimentär miljö med grävande organismer på havsbotten. Om dessa insättningar bestod av hög energi backwash och nuvarande omarbetning, kunde burrows inte ha bevarats.

bevisen indikerar således att de sena maastrichtiska planktiska foraminiferala sammansättningarna deponerades in situ efter slaghändelsen i en lågenergihemipelagisk miljö som var tillräckligt djup (100 m) för att stödja planktisk foraminifera och stödde aktiva, grävande bentiska samhällen. Fördjupningen kan ha orsakats av kraterutgrävningen och havsnivåhöjningen under den senaste Maastrichtian. Denna tolkning kan testas ytterligare baserat på arten av sedimentavsättning.

Deponeringsmiljö. Naturen och depositional miljö av 50-cm intervallet mellan disconformities på toppen av slag breccia och K-t gränsen ger en annan kritisk test av in situ kontra backwash avsättning och därmed ålder påverkan, vare sig K-T eller pre-K-T. den 50-cm intervallet består huvudsakligen av laminerade micritic kalkstenar med microlayers eller fläckar av anhedral dolomit kristaller och en 5-cm tjock dolomit skikt vid basen (Fig. 4). De mikritiska kalkstenarna indikerar avsättning under låg energi, tysta vattenförhållanden, medan dolomit bildad genom diagenetisk ersättning av prekursorkalkstenen med den ursprungliga laminerade strukturen fortfarande är synlig.

sedimentära strukturer indikerar en variabel deponeringshistoria. Fem tunna gröna lera mikroklastlager är inbäddade i laminerade kalkstenar på 794.43, 794.34-794.35, 794.24, 794.19, och 794,11 m; den senare markerar K – t-gränsen (Fig. 4). De olösliga resterna av dessa intervall avslöjar att mikroklasterna är av glaukonit ursprung och / eller har in situ glaukonitbeläggning. miljö scanningelektronmikroskop och XRD analyser av mikroklister och den gröna leran avslöjar en glaukonit XRD mönster (17) (Fig. 5) utan förändrat glas närvarande. Som jämförelse har vi analyserat fyra prover från breccia vid djup av 827.81, 851.02, 861.74 och 876.37 m. XRD-analyser av dessa breccia-intervall visar närvaron av Cheto smektit, vilket är karakteristiskt för förändrat glas (22) (Fig. 5A). Glaukonit bildas vid sediment-vattengränssnittet i miljöer med mycket långsam ackumulering av detritus. De fem mikroklister-och gröna lerskikten indikerar därför långa pauser i den övergripande tysta deponeringsmiljön med reducerad sedimentering och bildandet av glaukonit följt av sedimentvindning, klastgenerering och småskalig transport genom mindre strömaktivitet.

glas är mycket sällsynt i hela 50 cm-intervallet. Inga breccia-Klaster observerades. Bioturbation är vanligt i och runt mikroklastskikten vid 794,19, 794,24 och 794,34 m, och intervallet under K-T är starkt grävt av ryggradslösa djur, av vilka några kan ha trängt in för att bilda den större isolerade hålan vid 794,31 m (Fig. 4). Detta resultat tyder på att ett aktivt bentiskt samhälle blomstrade på havsbotten under sedimentavsättning och argumenterar mot snabb avsättning genom backwash.

förändringen i doppvinkeln mellan 794,34 och 794,52 m kan bero på komprimering/sedimentering av det underliggande utkastmaterialet som lokalt förändrade havsbotten. De små extensional syn-sedimentära tillväxtfel runt 794.50 m kan också ha orsakats av denna process.

i den nedre delen av 50 cm-intervallet är det sneda sängkläderna i tre tunna (1 cm) lager mellan 794,45 och 794.53 m kan ha bildats av något omrörda vatten. Frånvaron av kornstorleksförändringar tyder dock på att detta kan vara en diagenetisk egenskap. Sediment vid kärnbrottet (794,40 m) störs mekaniskt av borrning, men deras grågröna färg antyder en glaukonitkomponent som i de gröna skikten ovan och under.

sedimentologi av 50 cm-intervallet som ligger över suevite breccia indikerar således att postimpact-avsättningen inträffade i en miljö med låg energi med liten strömaktivitet, vilket gynnade avsättning av laminerade kalkstenar. Men denna miljö avbröts fyra gånger under längre tider med något mer aktiv winnowing-aktivitet före K-t-gränsen och igen vid gränsen, vilket troligen var relaterat till förändringar i havsnivån. Varje gång, sedimentering reducerades, tillåter bildandet av glaukonit, som sedan följdes av sediment winnowing, clast generation, och transport före återkomsten av låg energi laminerad sedimentavsättning.

bristen på glas eller breccia-Klaster i dessa sediment, lågenergimiljön och de upprepade pauserna och bildandet av glaukonit ger inga bevis för snabb avsättning relaterad till backwash och kraterfyllning för detta 50 cm tjocka intervall.

pre-K-T ålder av Chicxulub påverkan. Åldern på Chicxulub-effekten kan nu bestämmas från Yax-1-kärnan baserat på breccias stratigrafiska position i förhållande till K-t-gränsen, arten av sedimentavsättning mellan breccia och K-t-gränsen, och åldern för de planktiska foraminiferala sammansättningarna inom dessa sediment. Vid Yax-1 är toppen av breccia markerad av en disconformity och K-t-gränsen markeras av en grön glaukonitisk lera som bildar en annan disconformity. Däremellan är 50 cm laminerade dolomitiska och mikritiska kalkstenar avbrutna av fyra glaukonitiska horisonter. Dessa sediment indikerar en tyst hemipelagisk miljö, avbruten ibland av något ökad strömaktivitet som resulterade i minskad sedimentavsättning, winnowing, och kortdistanstransport. Bioturbation vid dessa horisonter och K-t-gränsen indikerar ett havsbotten koloniserat av ryggradslösa djur.

de planktiska foraminiferala sammansättningarna inom dessa sediment är karakteristiska för zon CF1, som sträcker sig över de sista 300 ky av Maastrichtian. Magnetostratigrafi indikerar C29r under K – t-gränsen, som sträcker sig över de sista 570 ky av Maastrichtian. Dessutom är värdena för den sena maastrichtianen för 13C karakteristiska. Alla tre ålders fullmakter är således förenliga med en pre-K-t ålder för den underliggande inverkan breccia, medan sedimentologi utesluter backspolning och Krater utfyllnad för 50-cm intervall mellan breccia och K-t gräns. Baserat på dessa data föregår Chicxulub-effekten K-t-gränsen och inträffade någon gång under den tidiga delen av zon CF1 och den mellersta delen av C29r under K-t-gränsen.

andra bevis på Pre-K – T ålder. Pre-K – t-åldern bestämd från Yax-1 lägger till det ackumulerande beviset på en pre-K-t-ålder för Chicxulub-påverkan i nordöstra Mexiko, där impact ejecta-lager (mikrotektiter) har upptäckts inbäddat i sena Maastrichtian marls på många platser (23). Vid El Pe UbiCon och 25 km nordost vid Loma Cerca är fyra mikrotektitlager inbäddade i 10 m pelagiska marlar, utan bevis på vikning eller fel. Planktisk foraminifera indikerar att deponering inträffade under den sena Maastrichtian zonen CF1 med det äldsta skiktet nära basen av zonen (23, 24) (Fig. 6). Vi betraktar det nedersta mikrotektitskiktet som den ursprungliga utkastningen från Chicxulub-effekten, medan de övre skikten verkar omarbetas upprepade gånger av strömmar, vilket indikeras av vanliga marlklaster och grunt vatten bentiska foraminifera och skräp. Baserat på biostratigrafi och sedimentackumuleringshastigheter deponerades det äldsta mikrotektitskiktet på dessa mexikanska platser 300 ky före k-t-gränsen, vilket också antyder att Chicuxulub-påverkan föregår K-t-gränsen.

en pre-K-t-ålder för Chicxulub-påverkan föreslogs först av Lopez Ramos (25) baserat på riklig sen Maastrichtian planktisk foraminifera i marmor och kalkstenar ovanför slagbreccia av PEMEX well C1 som ligger nära centrum av Chicxulub-kratern (Fig. 1). Denna sena Maastrichtian enhet över påverkan breccia identifierades också av Ward et al. (9) i brunn Sacapuc-1 baserat på elektriska loggkorrelationer och bestämt sig för att vara 18 m tjock. Hittills biostratigrafisk, magnetostratigrafisk, stabil isotop, eller iridiumdata stöder inte en K-t-gränsålder för Chicxulub-påverkan.

multipla effekter och massutrotning

Chicxulub-effektens pre-K-t-ålder ger stöd till ett scenario med flera effekter med effekter under den sena Maastrichtian, vid 300 ky xnumx xnumx före k-t-gränsen och vid K-t-gränsen (Fig. 6). Under den sena Maastrichtian i Nordsjön (Silverpit crater) (26) och Ukraina (Boltysh crater) (27) finns det också bevis på mindre slagkratrar. Dessutom har sena Maastrichtian Ir och PGE anomalier rapporterats från Oman (28). En annan inverkan kan ha inträffat i början av Danian (P. eugubina-zonen, för 64,9 miljoner år sedan) som föreslagits av Ir-och PGE-anomalimönster i sektioner från Mexiko, Guatemala och Haiti (24, 29, 30).

den sena Maastrichtian Chicxulub-effekten sammanföll med större Deccan-vulkanism (31, 32), växthusuppvärmning (65,4-65,2 miljoner år sedan) (33) och en gradvis minskning av artmångfalden under de senaste 700 ky före K-t-gränsen, men inga större arter utrotningar (11, 34) (Fig. 6). En övergång till ekologiska generalistdominerade sammansättningar i planktisk foraminifera, vilket återspeglar stor biotisk stress i samband med dessa sena maastrichtiska miljöförändringar, även om den biotiska stressen verkar främst bero på stor vulkanism (35). Massutrotningen sammanföll med K-t boundary impact och Deccan vulkanism och eliminerade alla tropiska och subtropiska arter, som alla var sällsynta vid den tiden med en kombinerad relativ överflöd i genomsnitt <15% av den totala foraminiferalpopulationen (13). Detta resultat tyder på att K-t-gränspåverkan (och vulkanismen) kan ha varit halmen som bröt kamelens rygg, snarare än den katastrofala döden av ett hälsosamt blomstrande samhälle.

med monteringsbevis för en pre-K – t-ålder för Chicxulub-påverkan från mikrotektitlager i nordöstra Mexiko (23, 24), Chicxulub core Yax-1 och tidigare brunnar C1 och Sacapuc-1 (9, 25) förblir platsen för K-T-slagkratern okänd. Shiva-kratern i Indien har föreslagits som en möjlig kandidat (36). Biotiska effekter av stora effekter måste omvärderas, i synnerhet de som är förknippade med den sena Maastrichtian Chicxulub-effekten och skiljer sig från biotiska effekter orsakade av Deccan vulkanism och växthusuppvärmning.