Силурийская гипотеза

Существование резкого пика в содержании углерода и изотопов кислорода вблизи палеоцен-эоценового перехода (56 млн. лет назал) впервые отметили Кеннет и Стотт (Kennett & Stott, 1991), а Кох и др. (Koch et al., 1992) показали, что масштаб события был глобальным. С тех пор более тщательные и подробные исследования на суше и в океане выявили потрясающую цепочку событий продолжительностью 100–200 тыс. лет, в том числе быстрый (в течение, возможно, < 5 тыс. лет (Kirtland Turner et al., 2017)) выброс в систему экзогенного углерода (см. обзор McInerney и & Wing, 2011), возможно связанный с вторжением Североамериканской магматической провинции в органические отложения (Storey et al., 2007). Температуры возросли на 5–7 °C (выведено на основании многих связанных величин Трипати и Элдерфилдом (Tripati & Elderfield, 2004)), возник отрицательный пик в изотопах углерода (> 3‰) и последовало снижение объёмов захоронения океанских карбонатов в верхних слоях океана. Зафиксировано увеличение содержания каолинита (глины) во многих отложениях (Schmitz et al., 2001), указывающее на более интенсивную эрозию, хотя свидетельства в пользу глобальных масштабов этого увеличения противоречивы. Во время ПЭТМ вымерло 30–50 % таксонов бентосных фораминифер, и он отметил время важного расселения млекопитающих (Aubry et al., 1998) и ящериц (Smith, 2009) по Северной Америке. В дополнение к этому во время данного события наблюдается много пиков обилия металлов (в том числе V, Zn, Мо, Cr) (Soliman et al., 2011).

Эоценовые события

В течение 6 миллионов лет после ПЭТМ случился целый ряд меньших, хотя и качественно схожих эпизодов глобального потепления, наблюдаемых в геологической летописи (Slotnick et al., 2012). В частности, событие эоценового теплового максимума 2 (ЭТМ-2) и, как минимум, ещё четыре пика характеризуются значительными отрицательными экскурсами изотопов углерода, потеплением и относительно высокими темпами образования отложений, причиной чего было увеличение объёмов поступления вещества с суши (D’Onofrio et al., 2016). Полярные условия во время ЭТМ-2 свидетельствуют о потеплении, пониженной солёности и большей аноксии (Sluijs et al., 2009). Все вместе эти события были обозначены как эоценовые слои загадочного происхождения (ЭСЗП)[8].

Около 40 млн. лет назад начинается ещё одно внезапное событие потепления (середнеэоценовый климатический оптимум (СЭКО)), вновь сопровождающееся аномалией изотопов углерода (Galazzo et al., 2014).

Меловые и юрские океанские аноксические события

Впервые установленные Шлангером и Дженкинсом (Schlanger & Jenkyns, 1976), океанские аноксические события (ОАС), выявленные по периодам резко усилившегося отложения органического углерода и появления слоистых чёрных сланцевых отложений, представляют собой отрезки времени, когда значительные площади океана (в местных масштабах или глобально) испытывают дефицит растворённого кислорода, что сильно ослабляет аэробную бактериальную деятельность. Имеются частичные (хотя и не встречающиеся повсеместно) свидетельства эвксинии (когда толща океанской воды оказывается насыщенной сероводородом (H₂S)) во время более масштабных ОАС (Meyer & Kump, 2008).

В течение мелового периода было три крупных ОАС: событие Вайссерта (132 млн. лет назад) (Erba et al., 2004), ОАС-1a около 120 млн. лет назад, продолжавшееся около 1 млн. лет, и ещё одно ОАС-2 около 93 млн. лет назад, длительностью около 0,8 млн. лет (Kerr, 1998; Li et al., 2008; Malinverno et al., 2010; Li et al., 2017). По меньшей мере, четыре других меньших эпизода образования органических чёрных сланцев отмечены для мела (событие Фараони, ОАС-1b, 1d и ОАС-3), но они, похоже, ограничены областью прото-Атлантики (Takashima et al., 2006; Jenkyns, 2010). Как минимум, одно подобное событие произошло в юре (183 млн. лет назад) (Pearce et al., 2008).

Последовательность событий в течение этих событий имеет две явственных отличительных особенности, связанные, возможно, с двумя отличными друг от друга теоретическими механизмами этих событий. Например, при ОАС-1b имеется свидетельство сильной стратификации и застойных глубин океана, тогда как для ОАС-2 свидетельства указывают на ослабление стратификации, повышенную продуктивность верхних слоёв океана и расширение зон с минимальным содержанием кислорода (Takashima et al., 2006).