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
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
1- Extinciones bióticas masivas
Raup & Sepkoski, 1982
Fauna marina regitro continental mucho más incompleto!!
Phillips, 1860
1- Extinciones bióticas masivas
Bambach, 2006
1- Extinciones bióticas masivas
Bond & Grasby, 2017
1- Extinciones bióticas masivas
Hipótesis volcánica: LIPs Self et al., 2014
2- Causas propuestas
Courtillot & Renne, 2003
Bond & Grasby, 2017
Putorana Plateau, Siberian Traps
2- Causas propuestas
Earth Impact Database, 2019 (http://www.passc.net/EarthImpactDatabase/index.html )
2- Causas propuestas
Hipótesis de impacto 190 estructuras de impacto confirmadas
Rampino & Caldeira, 2017
Hipótesis de impacto
Bedout? Wilkes Land?
2- Causas propuestas
P-T T-J K-T
Bond & Grasby, 2017
2- Causas propuestas
Bond & Grasby, 2017
2- Causas propuestas
Límite Cretácico-Paleógeno
(K-Pg, 66 Ma)
3- El límite antes conocido como K-T
Gradstein et al., 2012
3- El límite antes conocido como K-T
GSSP (Global Stratotype Section and Point) + Golden Spike El Kef (Túnez)
3- El límite antes conocido como K-T
Blakey and Colorado Plateau Geosystems, INC, (2014)
Paleogeografía, 66 Ma
Villasante-Marcos, 2015,
basado en datos de Kiessling & Claeys, 2001
3- El límite antes conocido como K-T
Extinción masiva del límite K-T:
16% familias marinas, 47% géneros, 76% especies
(Sepkoski, 1996; Jablonski, 1994)
HIPÓTESIS VOLCÁNICA DECCAN TRAPS
3- El límite antes conocido como K-T
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
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Claeys et al., 2002
MARCADORES DE IMPACTO ANOMALÍA DE IRIDIO
MARCADORES DE IMPACTO CUARZOS CON DEFORMACIONES PLANARES
DE ALTA PRESIÓN (GPa)
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Claeys et al., 2002
MARCADORES DE IMPACTO VIDRIOS, TEKTITAS, MICROKRYSTITAS
Beloc (Haiti)
Dogie Creek, Wyoming (EEUU)
El Mimbral, Tamaulipas (Mexico)
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Agost, Alicante (España)
MARCADORES DE IMPACTO ESPINELAS RICAS EN MAGNESIO Y NIQUEL
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
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
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
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)
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
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
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Schulte et al., 2010
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Villasante-Marcos et al. (2007, 2009, 2010, 2015)
Firma magnética del límite K-Pg
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Villasante-Marcos, 2015
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Villasante-Marcos, 2015
Impacto de cuerpo extraterrestre (D ~ 10 km)
ESCENARIO DE IMPACTO
CRÁTER
TSUNAMIS
DEPOSICIÓN BALÍSTICA
DESTRUCCIÓN REGIONAL
(NORTE Y CENTROAMÉRICA)
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Impacto de cuerpo extraterrestre (D ~ 10 km)
Reentrada orbital de eyecta
ESCENARIO DE IMPACTO
CRÁTER
TSUNAMIS
DEPOSICIÓN BALÍSTICA
DESTRUCCIÓN REGIONAL
(NORTE Y CENTROAMÉRICA)
PULSO TÉRMICO
INCENDIOS GLOBALES
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Impacto de cuerpo extraterrestre (D ~ 10 km)
Reentrada orbital de eyecta
ESCENARIO DE IMPACTO
CRÁTER
TSUNAMIS
DEPOSICIÓN BALÍSTICA
DESTRUCCIÓN REGIONAL
(NORTE Y CENTROAMÉRICA)
PULSO TÉRMICO
INCENDIOS GLOBALES
Daniel D. Durda - Southwest Research Institute
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Impacto de cuerpo extraterrestre (D ~ 10 km)
Reentrada orbital de eyecta
ESCENARIO DE IMPACTO
CRÁTER
TSUNAMIS
DEPOSICIÓN BALÍSTICA
DESTRUCCIÓN REGIONAL
(NORTE Y CENTROAMÉRICA)
PULSO TÉRMICO
INCENDIOS GLOBALES
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Wolbach et al., 1988
Impacto de cuerpo extraterrestre (D ~ 10 km)
Reentrada orbital de eyecta
ESCENARIO DE IMPACTO
CRÁTER
TSUNAMIS
DEPOSICIÓN BALÍSTICA
DESTRUCCIÓN REGIONAL
(NORTE Y CENTROAMÉRICA)
PULSO TÉRMICO
INCENDIOS GLOBALES
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Orth et al., 1981
Impacto de cuerpo extraterrestre (D ~ 10 km)
Reentrada orbital de eyecta
Emisiones a la troposfera y estratosfera
(polvo, sulfuros, aerosoles, CO2)
ESCENARIO DE IMPACTO
CRÁTER
TSUNAMIS
DEPOSICIÓN BALÍSTICA
DESTRUCCIÓN REGIONAL
(NORTE Y CENTROAMÉRICA)
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)
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
Si la catástrofe fue tal, ¿por qué sobrevivió alguien?
4- El impacto meteorítico del límite antes conocido como K-T
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)
+ +
5- La Sexta Extinción
Martin, 1989
Wood et al., 2017
Megafauna (grandes mamíferos)
Aves (islas)
5- La Sexta Extinción
Johnson et al., 2017
5- La Sexta Extinción
Bar-On et al., 2018
5- La Sexta Extinción
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!
5- La Sexta Extinción
5- La Sexta Extinción
Half Earth Project
https://www.half-earthproject.org/
1992
(1994)
2016
(2017)
Encyclopedia of Life (EOL; https://eol.org/ )
Edward O. Wilson
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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