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Extinciones bióticas masivas:

El impacto meteorítico del límite K-T y más

Seminario Multidisciplinar - Dpto. de Física de la Tierra y Astrofísica, UCM

17 Enero 2019

Víctor Villasante Marcos

Observatorio Geofísico Central

Instituto Geográfico Nacional

Ministerio de Fomento

E-mail: [email protected]

© Don Davis

mailto:[email protected]

ESQUEMA:

1- Extinciones bióticas masivas

2- Causas propuestas

3- El límite antes conocido como K-T

4- El impacto meteorítico del límite

antes conocido como K-T

5- La Sexta Extinción

6- Bibliografía


Raup & Sepkoski, 1982

Fauna marina regitro continental mucho más incompleto!!

Phillips, 1860


Bambach, 2006


Bond & Grasby, 2017


Hipótesis volcánica: LIPs Self et al., 2014


Courtillot & Renne, 2003

Bond & Grasby, 2017

Putorana Plateau, Siberian Traps


Earth Impact Database, 2019 (http://www.passc.net/EarthImpactDatabase/index.html )


Hipótesis de impacto 190 estructuras de impacto confirmadas

http://www.passc.net/EarthImpactDatabase/index.html

Rampino & Caldeira, 2017

Hipótesis de impacto

Bedout? Wilkes Land?


P-T T-J K-T

Bond & Grasby, 2017


Límite Cretácico-Paleógeno

(K-Pg, 66 Ma)


Gradstein et al., 2012


GSSP (Global Stratotype Section and Point) + Golden Spike El Kef (Túnez)


Blakey and Colorado Plateau Geosystems, INC, (2014)

Paleogeografía, 66 Ma

Villasante-Marcos, 2015,

basado en datos de Kiessling & Claeys, 2001


Extinción masiva del límite K-T:

16% familias marinas, 47% géneros, 76% especies

(Sepkoski, 1996; Jablonski, 1994)

HIPÓTESIS VOLCÁNICA DECCAN TRAPS


Condie, 2001 Courtillot, 1999

HIPÓTESIS DE IMPACTO ANOMALÍA DE IRIDIO

Alvarez et al., 1980

4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T

Luis Alvarez

Frank Asaro

Helen Michel


Claeys et al., 2002

MARCADORES DE IMPACTO ANOMALÍA DE IRIDIO

MARCADORES DE IMPACTO CUARZOS CON DEFORMACIONES PLANARES

DE ALTA PRESIÓN (GPa)


Claeys et al., 2002

MARCADORES DE IMPACTO VIDRIOS, TEKTITAS, MICROKRYSTITAS

Beloc (Haiti)

Dogie Creek, Wyoming (EEUU)

El Mimbral, Tamaulipas (Mexico)


Agost, Alicante (España)

MARCADORES DE IMPACTO ESPINELAS RICAS EN MAGNESIO Y NIQUEL


OTROS NANODIAMANTES, ANOMALÍAS ISOTÓPICAS (Os, Cr)

NÚCLEOS ESFÉRULAS MATERIAL METEORÍTICO RELICTO

FRAGMENTO METEORÍTICO ALTERADO (Pacífico)

“SMOKING GUN” CRÁTER DE IMPACTO DE CHICXULUB

Anomalía gravimétrica Anomalía magnética Distribución de cenotes en superficie

Perforaciones


Hildebrand et al. (1991) Pope et al. (1993)

· Diámetro cráter: 180-200 km

· Diámetro proyectil: ~10 km

· Tipo proyectil: condrito carbonáceo tipo CM

· Roca impactada: sedimentos cabonáticos

y basamento continental

Christeson et al. (2018)


PLUMA DE IMPACTO

(material meteorítico

fino de alta velocidad,

distribución global)

CORTINA DE EYECTA

(material terrestre de

baja velocidad,

distribución regional)

Muy importante para entender la estratigrafía de las secciones

Shoemaker-Levy 9 Júpiter (1994)

(Hubble Space Telescope)

NASA Ames Research Center

MODELO DE DOBLE

DISPERSIÓN DE EYECTA


Schulte et al., 2010


Villasante-Marcos et al. (2007, 2009, 2010, 2015)

Firma magnética del límite K-Pg


Villasante-Marcos, 2015

Impacto de cuerpo extraterrestre (D ~ 10 km)

ESCENARIO DE IMPACTO

CRÁTER

TSUNAMIS

DEPOSICIÓN BALÍSTICA

DESTRUCCIÓN REGIONAL

(NORTE Y CENTROAMÉRICA)



Reentrada orbital de eyecta


CRÁTER

TSUNAMIS




PULSO TÉRMICO

INCENDIOS GLOBALES





CRÁTER

TSUNAMIS




PULSO TÉRMICO

INCENDIOS GLOBALES

Daniel D. Durda - Southwest Research Institute





CRÁTER

TSUNAMIS




PULSO TÉRMICO

INCENDIOS GLOBALES


Wolbach et al., 1988




CRÁTER

TSUNAMIS




PULSO TÉRMICO

INCENDIOS GLOBALES


Orth et al., 1981



Emisiones a la troposfera y estratosfera

(polvo, sulfuros, aerosoles, CO2)


CRÁTER

TSUNAMIS




PULSO TÉRMICO

INCENDIOS GLOBALES

CORTO PLAZO

(MESES-AÑOS)

BLOQUEO LUZ SOLAR

INHIBICIÓN FOTOSÍNTESIS

BAJAS TEMPERATURAS

LLUVIA ÁCIDA

CALENTAMIENTO GLOBAL

POR EFECTO INVERNADERO

LARGO PLAZO

(MILENIOS)


Si la catástrofe fue tal, ¿por qué sobrevivió alguien?


Resumiendo:

- Impacto meteorítico (archi)confirmado Chicxulub, México

- Vulcanismo masivo (archi)confirmado Deccan Traps, India

- Causa de las extinciones: No hay acuerdo entre paleontólogos…

… pero los datos son compatibles con una extinción y una crisis ecológica

muy abruptas coincidentes con el impacto en la mayoría de los taxones

(no se puede descartar alguna contribución del vulcanismo masivo)

Selección de cuestiones abiertas (y algunas muy locas):

- Para establecer relaciones causales fiables ¡mayor resolución temporal!

- Mejor comprensión de las alteraciones del sistema terrrestre (ciclos

biogeoquímicos, clima, biota, etc.) y de su secuencia temporal modelización

y observación

- ¿Multicausalidad, interrelación de causas?

- ¿Efecto de la configuración continental?

- ¿Causa última de las LIPs? ¿Impacto LIP antipodal?

- ¿LIP impacto antipodal (Verneshot)? ¿Nada que ver?

- ¿Son reales los cambios temporales en la tasa de impactos? ¿Qué causas

astronómicas podrían tener (Némesis, Planeta 9, eventos de fragmentación en

el cinturón de asteroides, desestabilización de la nube de Oort o el cinturón de

Kuiper, brazos espirales, materia oscura, etc.)?

- ¿Se observan esos cambios de la tasa de impactos en cuerpos planetarios con

mejor registro (más cráteres preservados y menor actividad geológica)?

(paréntesis)

+ +


Martin, 1989

Wood et al., 2017

Megafauna (grandes mamíferos)

Aves (islas)


Johnson et al., 2017


Bar-On et al., 2018


Barnosky et al., 2011

Resumiendo:

- El porcentaje de especies conocidas ya extinguidas queda aún muy por

debajo del 75%, aunque sea muy superior al que se habría producido sin

intervención humana

- Los ritmos de extinción actuales sí parecen aproximarse a los de las

extinciones masivas

- Si los ritmos actuales de extinción continúan sin cambio, se alcanzarían

porcentajes de extinción típicos de extinciones masivas en menos de 1-2

ka (estimación muy conservadora) o incluso menos de 300-600 años

(estimación conservadora)

- La Sexta Extinción todavía no ha ocurrido, pero parece haberse iniciado…

… ¡salvo que hagamos algo!



Half Earth Project

https://www.half-earthproject.org/

1992

(1994)

2016

(2017)

Encyclopedia of Life (EOL; https://eol.org/ )

Edward O. Wilson




https://eol.org/

6- Bibliografía Artículos y tesis:

· ALVAREZ, L.W., ALVAREZ, W., ASARO, F., MICHEL, H.V., 1980. Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction. Science 208, 1095-1108.

· BAMBACH, R.K., 2006. Phanerozoic Biodiversity Mass Extinctions. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 34, 127-155.

· BARNOSKY, A.D. et al., 2011. Has the Earth’s sixth extinction already arrived?. Nature 471, 51-57.

· BAR-ON, Y.M. et al 2018. The biomass distribution on Earth. PNAS 115, 6506–6511.

· BOND, D.P., GRASBY, S.E., 2017. On the causes of mass extinctions. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 478, 3-29.

· CEBALLOS, G., EHRLICH, P.R., BARNOSKY, A.D., GARCÍA, A., PRINGLE, R.M., PALMER, T.M., 2015. Accelerated modern human-induced species losses:

entering the sixth mass extinction. Science Advances 2015;1:e1400253.

· CHRISTESON, G.L. et al, 2018. Extraordinary rocks from the peak ring of the Chicxulub impact crater: P-wave velocity, density, and porosity measurements from

IODP/ICDP Expedition 364. Earth and Planetary Science Letters 495, 1-11.

· CLAEYS, P., KIESSLING, W., ALVAREZ, W., 2002. Distribution of Chicxulub ejecta at the Cretaceous-Tertiary boundary. En Catastrophic events and mass

extinctions: Impacts and beyond, Eds. C. Koeberl y K.G. MacLeod, Geological Society of America Special Paper 356, 55-68.

· COURTILLOT, V.E., RENNES, P.R., 2003. On the ages of flood basalt events. C.R. Geoscience 335, 113-140.

· GRADSTEIN, F.M., OGG, J.G., SCHMITZ, M.D., OGG, G. (eds.), 2012. The geologic time scale 2012. Elsevier, Amsterdam, Netherlands, 1144 pp.

· HILDEBRAND, A.R., PENFIELD, G.T., KRING, D.A., PILKINGTON, M., CAMARGO, A., JACOBSEN, S.B., BOYNTON, W.V., 1991. Chicxulub crater: A possible

Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatan Penninsula, Mexico. Geology 19, 867-871.

· JABLONSKI, D., 1994. Extinctions in the fossil record. Philosophical Transactions of the Royal Society, B344, 11-17.

· JOHNSON, C.N. et al., 2017. Biodiversity losses and conservation responses in the Anthropocene. Science 356, 270–275.

· KIESSLING, W. AND CLAEYS, P., 2001. A geographic database approach to the K/T boundary. In Geological and Biological Effects of Impact Events. Eds. E.

Buffetaut, and Koeberl C., Impact Studies, Springer Verlag Berlin p.83-140, 2001.

· MARTIN P. S., 1989. Prehistoric overkill: A global model. In Quaternary extinctions: A prehistoric revolution (ed. P.S. Martin and R.G. Klein). Tucson, AZ: Univ.

Arizona Press. pp. 354–404.

· ORTH, C., GILMORE, J., KNIGHT, J., PILLMORE, C., TSCHUDY, R., FASSETT, J., 1981. An iridium abundance anomaly at the palynological Cretaceous-

Tertiary boundary in northern New Mexico. Science 214, 287-289.

· POPE, K.O., OCAMPO, A.C. & DULLER, C.E., 1993. Surficial geology of the Chicxulub impact crater, Yucatan, Mexico. Earth Moon Planet 63: 93.

https://doi.org/10.1007/BF00575099.

· RAMPINO, M.R., CALDEIRA, K., 2017. Correlation of the largest craters, stratigraphic impact signatures, and extinction events over the past 250 Myr.

Geoscience Frontiers 8, 1241-1245.

· RAUP, D.M., SEPKOSKI JR., J.J., 1982. Mass extinctions in the marine fossil record. Science 215, 1501-1503.

· SCHULTE, P. et al., 2010. The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary. Science 327, 1214-1218.

· SELF, S., SCHMIDT, A., MATHER, T.A., 2014. Emplacement characteristics, time scales and volcanic gas release rates of continental flood basalt eruptions on

Earth. in Keller, G. and Kerr, A.C. eds., Volcanism, impacts and mass extinctions: causes and effects, Geological Society of America Special Paper 505,

doi:10.1130/2014.2505(16).

· SEPKOSKI JR., J.J., 1996. Patterns of Phanerozoic extinction: A perspective from global data bases. En Global events and event stratigraphy in the

Phanerozoic, Ed. O.H. Walliser, Springer-Verlag, Berlin, 35-51.

· VILLASANTE MARCOS, V., 2015. Estudio de las propiedades magnéticas de los sedimentos del límite Cretácico-Terciario. Tesis Doctoral, Universidad

Complutense de Madrid, 2015, 567 pp.

· VILLASANTE-MARCOS, V., F. MARTÍNEZ-RUIZ, M.L. OSETE, M.A. LAMOLDA, 2010. The Cretaceous-Tertiary boundary in the Iberian Peninsula marine

record: meteoritic impact phases, diagenesis and paleoenvironmental effects deduced from rock magnetism. Revista de Física de la Tierra 22, 81-124.

· VILLASANTE-MARCOS, V., C. J. HOLLIS, G. R. DICKENS, M. NICOLO, 2009. Rock magnetic properties across the Paleocene-Eocene Thermal Maximum in

Marlborough, New Zealand. Geologica Acta, vol. 7, nos. 1-2, 229-242.

· VILLASANTE-MARCOS, V., F. MARTÍNEZ-RUIZ, M. L. OSETE, J. URRUTIA-FUCUGAUCHI, 2007. Magnetic characterization of Cretaceous-Tertiary boundary

sediments. Meteoritics & Planetary Science 42, n. 9, 1505-1528.

· WOLBACH, W.S., GILMOUR, I., ANDERS, A., ORTH, C.J., BROOKS, R.R., 1988. Global fire at the Cretaceous-Tertiary boundary. Nature 334, 153-156.

· WOOD, J.R. et al., 2017. Island extinctions: processes, patterns, and potential for ecosystem restoration. Environmental Conservation,

doi:10.1017/S037689291700039X.

6- Bibliografía

Libros:

Extinciones pasadas y límite K-Pg

· “Mass extinctions and their aftermath”, Hallam&Wignall, Oxford Univeristy Press, 1997, 328 pp.

· “The Cretaceous world”, Skelton (Ed.), Cambridge University Press, 2003, 360 pp.

· “T. Rex and the crater of doom”, Alvarez, Princeton University Press, 1997, 208 pp.

· “Evolutionary catastrophes: The science of mass extinction”, Courtillot, Cambridge University Press, 1999, 188 pp.

Impactos meteoríticos y LIPs

· “Distal impact ejecta layers”, Glass&Simonson, Springer, 2013, 716 pp.

· “Impact cratering”, Osinski&Pierazzo (Eds.), Wiley-Blackwell 2013, 316 pp.

· “Mantle plumes and their record in Earth history”, Condie, Cambridge University Press, 2001, 306 pp.

La sexta extinción

· “La Sexta Extinción: el futuro de la vida y de la humanidad”, Leaky&Lewin, Tusquets, 1996, 312 pp.

· “La Sexta Extinción: Una historia nada natural”, Kolbert, Crítica, 2015, 344 pp.

· “La diversidad de la vida”, Wilson, Drakontos, 1994, 434 pp.

· “Half Earth”, Wilson, Norton&Co., 2017, 272 pp.

¡MUCHAS GRACIAS!

“La vida se abre camino”

Ian Malcolm, Matemático Caótico

Parque Jurásico (1993)

Fotografía de fondo: Capas de arenisca (tsunamis o depósitos de alta energía) del límite K-Pg en El Mimbral, México

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