Gas a effetto serra come innesco primario per tre delle cinque principali crisi biotiche del Fanerozoico

Serie temporale che mostra la posizione e l'evoluzione dei Trappi siberiani: A) Identificazione del bacino B) Fase iniziale di risalita magmatica C) Fase secondaria con riscaldamento diffuso e rilascio di gas a effetto serra (CO2, CH4) durante il contatto con le rocce metamorfiche D) Riduzione delle emissioni dei gas e aumento dei filoni costituiti da intrusioni che si ramificano da una massa magmatica e si diffondono nelle rocce circostanti in modo orizzontale. E) Declino ulterione delle emissioni dei gas e persistenza dei filoni.

L'immagine mostra la duranta temporale delle crisi biotiche in relazione alla durata delle emissioni delle Large Igneous Provinces (LIPs)

Le estinzione di massa sono state caratterizzate da un crollo catastrofico della biosfera con una successiva riorganizzazione. La loro natura brusca necessita di un innesco simile e di breve durata, in cui spesso é implicato il magmatismo delle province magmatiche (LIP). Tuttavia, l'attività delle grandi province ignee ha una durata maggiore rispetto alle estinzioni di massa. Pertanto, se le grandi province ignee rappresentano un innesco efficace, per poter arrecare danni all'ambiente deve sussistere un subintervallo di magmatismo. L'inizio della più grave estinzione della Terra avvenuta al termine del Permiano, coincide con un cambiamento repentino della posizione della grande provincia ignea delle trappole siberiane contemporanee, dalle inondazioni alle intrusioni. Questo studio, S. D. Burgess et al., (2017), identifica come innesco dell'estinzione, l'aumento dei filoni costituiti dalle intrusioni che si ramificarono e si diffusero nelle rocce circostanti in modo orizzontale FIG 1(D). Il calore emesso da queste sabbie, espose i sedimenti fossili volatili e inattivi ​​ liberando ingenti volumi  di gas a effetto serra necessari per indurre l'estinzione. Queste osservazioni suggeriscono che le grandi province ignee formate da sabbia sono più suscettibili nell'innescare catastrofi e cambiamenti ambientali globali rispetto alle rocce basaltiche. Il magmatismo delle (LIP) e le relative emissioni dei gas a effetto serra hanno determinato l'innesco principale per tre delle cinque principali crisi biotiche di Fanerozoico, di cui, l'evento nel Permiano rappresenta la più grave crisi biotica mai avvenuta, che caratterizzò l'evoluzione della vita sulla Terra ^2,3,4. Sebbene siano state proposte altre cause per l'estinzione finale di Permiano ⁵,  la teoria della connessione causale tra il magmatismo delle LIP dei Trappi Siberiani e questa estinzione di massa detiene un ampio consenso. Questa connessione causale tra i due fenomeni è sostenuta da prove con una coincidenza temporale impressionante ^{4, 6,7,8},  caratterizzata da una rapida introduzione degli isotopi di carbonio nel sistema marino ^{8, 9} e da un brusco aumento della temperatura globale del mare di circa 10 °C ¹⁰. Queste evidenze indicano inequivocabilmente un impatto massiccio, di breve durata, dei gas ad effetto serra (ad esempio, CO2, CH4) nell'atmosfera, che si pensa sia stato generato dal metamorfismo dei sedimenti crostali, verificatosi durante la diffusione del magma delle LIP ^{12, 13}, oppure durante la fusione verificatasi alla base della litosfera¹⁴ . Tuttavia, ci sono tre problemi che complicano i legami causali proposti tra l'estinzione di massa e il magmatismo delle LIP. La prima è una disparità significativa nei tempi in cui si verificò il magmatismo delle LIP e l'estinzione di massa; Il magmatismo durò tra i 500 Ka e 1 Ma, con esempi multipli che durano fino a 50 Myr (Fig. 1) (Karoo-Ferrar), mentre l'estinzione di massa avvenne all'ordine di <100 Ka ^{4, 8, 15,16,17,18} (Fig. 1). La seconda è la collocazone temporale relativa all'ubicazione gografica dele LIP e all'estinzione di massa. In alcuni casi, la formazione delle LIP ebbe inizio centinaia di migliaia di anni prima dell'estinzione di massa, con scarse risposte negative percepibili nella biosfera durante le voluminose eruzioni ^{4, 15, 19}. In terzo luogo, non tutti gli eventi delle LIP sono associati a un cambiamento climatico significativo ^{20, 21}. Dato che le LIP sono composte da componenti ignei multipli (ad es. Rocce piroclastiche), spesso collocati in tempi diversi e su intervalli variabili, in cui è necessario valutare criticamente l'aliquota del volume magmatico totale. Inoltre, quale tratto di questa porzione lo distingue dal volume magmatico rimanente? Il volume responsabile deve essere dimostrato immediatamente prima e possibilmente durante l'estinzione di massa e deve avere la capacità di innescare un massiccio rilascio dei gas a effetto serra. La geocronologia recente sulle trappole siberiane, il magmatismo delle LIP e l'estinzione del fine Permiano hanno evidenziato un'associazione temporale distinta tra questi due fenomeni, ma senza individuare in modo univoco e specifico il tasso di estinzione ^{4, 8}. Questo quadro temporale tuttavia consente una valutazione dettagliata della relazione causale presunta tra il magmatismo e l'estinzione per determinare quale subintervallo dei trappi siberiani ha indotto l'estinzione di massa e perché questo particolare magma fosse così mortale.