Impact-related microspherules in Late Pleistocene Alaskan and Yukon “muck” deposits signify recurrent episodes of catastrophic emplacement

Large quantities of impact-related microspherules have been found in fine-grained sediments retained within seven out of nine, radiocarbon-dated, Late Pleistocene mammoth (Mammuthus primigenius) and bison (Bison priscus) skull fragments. The well-preserved fossils were recovered from frozen “muck” deposits (organic-rich silt) exposed within the Fairbanks and Klondike mining districts of Alaska, USA, and the Yukon Territory, Canada. In addition, elevated platinum abundances were found in sediment analysed from three out of four fossil skulls. In view of this new evidence, the mucks and their well-preserved but highly disrupted and damaged vertebrate and botanical remains are reinterpreted in part as blast deposits that resulted from several episodes of airbursts and ground/ice impacts within the northern hemisphere during Late Pleistocene time (~46–11 ka B.P.). Such a scenario might be explained by encounters with cometary debris in Earth-crossing orbits (Taurid Complex) that was generated by fragmentation of a large short-period comet within the inner Solar System

A fixed sublithospheric source for the late Neogene track of the Yellowstone hotspot: Implications of the Heise and Picabo volcanic fields

The Heise and Picabo volcanic fields of eastern Idaho are part of the more extensive time-transgressive Yellowstone-Snake River Plain hotspot track. Calderas associated with these two silicic volcanic fields are buried under 1 to 3 km of younger basalt, so their locations and eruption record histories have been based on analysis of silicic units along the margins of the eastern Snake River Plain along with some limited geophysical data. A 1.5 km borehole penetrating through basalt into underlying silicic rocks provides new data we used to reassess caldera locations and the timing of eruptions of these volcanic fields. Using these new caldera locations, we calculate an extension-adjusted rate of 2.35 cm/yr for the North American plate over the last 6.66 m.y. and a velocity of 2.30 cm/yr over the 10.27 m.y. Recalculation of a previously determined plate velocity-based migration of the deformation field surrounding the eastern Snake River Plain yields an extension-adjusted rate of 2.38 ± 0.21 cm/yr. These migration rates all fall within the previously published range of North American plate velocities of 2.2 ± 0.8 cm/yr, 2.4 cm/yr, and 2.68 ± 0.78 cm/yr based on a global hot spot reference frame. The consistency of these rates suggest that over the last 10 m.y., the Yellowstone hot spot is fixed with respect to the motion of the North American plate and therefore consistent with a classical deep-sourced hotspot model

Seasonal Changes in Atmospheric Noise Levels and the Annual Variation in Pigeon Homing Performance

Repeated releases of experienced homing pigeons from single sites were conducted between 1972 and 1974 near Cornell University in upstate New York and between 1982 and 1983 near the University of Pittsburgh in western Pennsylvania, USA. No annual variation in homing performance was observed at these sites in eastern North America, in contrast to results from a number of similar experiments in Europe. Assuming pigeons home using low-frequency infrasonic signals (~0.1–0.3 Hz), as has been previously proposed, the annual and geographic variability in homing performance within the northern hemisphere might be explained, to a first order, by seasonal changes in low-frequency atmospheric background noise levels related to storm activity in the North Atlantic Ocean, and by acoustic waveguides formed between the surface and seasonally reversing stratospheric winds. In addition, increased dispersion among departure bearings of test birds on some North American release days was possibly caused by infrasonic noise from severe weather events during tornado and Atlantic hurricane seasons

Micrometeorite Impacts in Beringian Mammoth Tusks and a Bison Skull

We have discovered what appear to be micrometeorites imbedded in seven late Pleistocene Alaskan mammoth tusks and a Siberian bison skull. The micrometeorites apparently shattered on impact leaving 2 to 5 mm hemispherical debris patterns surrounded by carbonized rings. Multiple impacts are observed on only one side of the tusks and skull consistent with the micrometeorites having come from a single direction. The impact sites are strongly magnetic indicating significant iron content. We analyzed several imbedded micrometeorite fragments from both tusks and skull with laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and X-ray fluorescence (XRF). These analyses confirm the high iron content and indicate compositions highly enriched in nickel and depleted in titanium, unlike any natural terrestrial sources. In addition, electron microprobe (EMP) analyses of a Fe-Ni sulfide grain (tusk 2) show it contains between 3 and 20 weight percent Ni. Prompt gamma-ray activation analysis (PGAA) of a particle extracted from the bison skull indicates ~0.4 mg of iron, in agreement with a micrometeorite ~1 mm in diameter. In addition, scanning electron microscope (SEM) images and XRF analyses of the skull show possible entry channels containing Fe-rich material. The majority of tusks (5/7) have a calibrated weighted mean 14C age of 32.9 ± 1.8 ka BP, which coincides with the onset of significant declines <36 ka ago in Beringian bison, horse, brown bear, and mammoth populations, as well as in mammoth genetic diversity. It appears likely that the impacts and population declines are related events, although their precise nature remains to be determined.Мы обнаружили, как представляется, микрометеориты в толще семи бивней мамонта с Аляски позднего плейстоцена и в черепе сибирского бизона. Микрометеориты, очевидно, высыпались во время импакта, оставляя полусферические структуры от 2 до 5 мм, окруженные обугленным кольцом. Следы воздействий наблюдаются только с одной стороны бивня и черепа, что соответствует прилету микрометеоритов с одного направления. Следы от воздействия являются сильно магнитными, что свидетельствует о существенном содержании железа. Мы проанализировали несколько вложенных фрагментов микрометеоритов из бивней и черепа с помощью масс-спектрометрии лазерной абляции индуктивно-связанной плазмой (LA-ICP-MS) и рентгеновской флюоресценции (РФА). Эти анализы подтверждают высокое содержание железа и указывают на состав, высоко обогащенный никелем и обедненный титаном, в отличие от любого естественного наземного источника. Кроме того, анализы с помощью электронного микрозонда (ЭМИ) железоникелевого сульфидного зерна (бивень 2) показывают, что оно содержит от 3 до 20% веса Ni. Линии гамма-активационного анализа (PGAA) частиц, извлеченных из черепа бизонов, указывают на ~ 0,4 мг железа, что находится в согласии с микрометеоритами ~ 1 мм в диаметре. Кроме того, изображения от сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и РФА-анализы черепа показали возможные каналы вступления железосодержащего материала. Большинство из бивней (5 из 7) имеют возраст, калиброванный средневзвешенным значением 14C на уровне (32,9 ± 1,8) тыс. лет, что совпадает с началом значительного снижения менее 36 тыс. лет назад в популяциях берингийских бизонов, лошадей, бурых медведей и мамонтов, а также генетического разнообразия мамонтов. Вероятно, что импактные воздействия и уменьшение количества населения представляют собой связанные события, хотя их точную природу еще предстоит определить

Impact-related microspherules in Late Pleistocene Alaskan and Yukon "muck" deposits signify recurrent episodes of catastrophic emplacement.

Large quantities of impact-related microspherules have been found in fine-grained sediments retained within seven out of nine, radiocarbon-dated, Late Pleistocene mammoth (Mammuthus primigenius) and bison (Bison priscus) skull fragments. The well-preserved fossils were recovered from frozen "muck" deposits (organic-rich silt) exposed within the Fairbanks and Klondike mining districts of Alaska, USA, and the Yukon Territory, Canada. In addition, elevated platinum abundances were found in sediment analysed from three out of four fossil skulls. In view of this new evidence, the mucks and their well-preserved but highly disrupted and damaged vertebrate and botanical remains are reinterpreted in part as blast deposits that resulted from several episodes of airbursts and ground/ice impacts within the northern hemisphere during Late Pleistocene time (~46-11 ka B.P.). Such a scenario might be explained by encounters with cometary debris in Earth-crossing orbits (Taurid Complex) that was generated by fragmentation of a large short-period comet within the inner Solar System

Analysis of the Younger Dryas Impact Layer

We have uncovered a thin layer of magnetic grains and microspherules, carbon spherules, and glass-like carbon at nine sites across North America, a site in Belgium, and throughout the rims of 16 Carolina Bays. It is consistent with the ejecta layer from an impact event and has been dated to 12.9 ka BP coinciding with the onset of Younger Dryas (YD) cooling and widespread megafaunal extinctions in North America. At many locations the impact layer is directly below a black mat marking the sudden disappearance of the megafauna and Clovis people. The distribution pattern of the Younger Dryas boundary (YDB) ejecta layer is consistent with an impact near the Great Lakes that deposited terrestrial-like ejecta near the impact site and unusual, titanium-rich projectile-like ejecta further away. High water content associated with the ejecta, up to 28 at. % hydrogen (H), suggests the impact occurred over the Laurentide Ice Sheet. YDB microspherules and magnetic grains are highly enriched in TiO2. Magnetic grains from several sites are enriched in iridium (Ir), up to 117 ppb. The TiO2/FeO, K/Th, TiO2/Zr, Al2O3/FeO+MgO, CaO/Al2O3, REE/ chondrite, FeO/MnO ratios and SiO2, Na2O, K2O, Cr2O3, Ni, Co, U, Th and other trace element abundances are inconsistent with all terrestrial and extraterrestrial (ET) sources except for KREEP, a lunar igneous rock rich in potassium (K), rare-earth elements (REE), phosphorus (P), and other incompatible elements including U and Th. Normal Fe, Ti, and 238U/235U isotopic abundances were found in the magnetic grains, but 234U was enriched over equilibrium values by 50 % in Murray Springs and by 130 % in Belgium. 40K abundance is enriched by up to 100 % in YDB sediments and Clovis chert artifacts. Highly vesicular carbon spherules containing nanodiamonds, glass-like carbon, charcoal and soot found in large quantities in the YDB layer are consistent with an impact followed by intense burning. Four holes in the Great Lakes, some deeper than Death Valley, are proposed as possible craters produced by the airburst breakup of a loosely aggregated projectile.Мы обнаружили тонкие слои магнитных зерен и гранул, шарики углерода, а также стекло преимущественно из углерода в девяти пунктах по всей Северной Америке, Бельгии и во всех 16 заливах Каролины. Это согласуется со слоями с импактным веществом и приурочено к 12,9 тыс. лет назад, совпадая с похолоданием и повсеместным исчезновением мегафауны в Северной Америке в начале Молодого Дриаса (YD). Во многих местах слой с импактным веществом расположен непосредственно под маркировкой внезапного исчезновения мегафауны и культуры Кловиса. Картина распределения слоя импактного вещества на границе Молодого Дриаса (YDB) согласуется с импактным воздействием около Великих озер, которое отложило вещество, выброшенное вблизи от места необычного импактного воздействия, и богатые титаном частицы, выброшенные дальше. Высокое содержание воды в слоях импактного вещества (до 28 % водорода) свидетельствует, что воздействие произошло на Лаврентидовом ледниковом щите. Микрогранулы и магнитные зерна в слое YDB высоко обогащены TiO2. Магнитные зерна из нескольких мест обогащены иридием (Ir), до 117 частей на миллиард. Отношения TiO2/FeO, K/Th, TiO2/Zr, Al2O3/FeO+MgO, CaO/Al2O3, REE / хондриты, FeO / MnO, а также SiO2, Na2O, K2O, Cr2O3, Ni, Co, U, Th и другие следы элементов являются несовместимыми со всеми земными и внеземными источниками, за исключением KREEP - лунной магматической породы, богатой калием (K), редкоземельными элементами (РЗЭ), фосфором (P) и другими несовместимыми элементами, включая уран и торий. Нормальные Fe, Ti и изотопы 238U/235U в изобилии были найдены в магнитных зернах, но 234U обогатилась более равновесными значениями на 50 % в Мюррей-Спрингс и на 130 % в Бельгии. 40K обогащен до 100 % осадками из YDB и кремниевыми артефактами культуры Кловис. Высокая везикулярность углеродных шариков, содержащих наноалмазы, стекло, так же как углерод, древесный уголь и сажа, обнаружены в больших количествах в слое YDB и согласуются с последствиями интенсивного горения. Четыре глубокие впадины в районе Великих озер, более глубокие, чем в Долине смерти, предлагаются в качестве возможных кратеров в результате взрыва в воздухе и распада слабо агрегированных образований

Micrometeorite Impacts in Beringian Mammoth Tusks and a Bison Skull

We have discovered what appear to be micrometeorites imbedded in seven late Pleistocene Alaskan mammoth tusks and a Siberian bison skull. The micrometeorites apparently shattered on impact leaving 2 to 5 mm hemispherical debris patterns surrounded by carbonized rings. Multiple impacts are observed on only one side of the tusks and skull consistent with the micrometeorites having come from a single direction. The impact sites are strongly magnetic indicating significant iron content. We analyzed several imbedded micrometeorite fragments from both tusks and skull with laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and X-ray fluorescence (XRF). These analyses confirm the high iron content and indicate compositions highly enriched in nickel and depleted in titanium, unlike any natural terrestrial sources. In addition, electron microprobe (EMP) analyses of a Fe-Ni sulfide grain (tusk 2) show it contains between 3 and 20 weight percent Ni. Prompt gamma-ray activation analysis (PGAA) of a particle extracted from the bison skull indicates ~0.4 mg of iron, in agreement with a micrometeorite ~1 mm in diameter. In addition, scanning electron microscope (SEM) images and XRF analyses of the skull show possible entry channels containing Fe-rich material. The majority of tusks (5/7) have a calibrated weighted mean 14C age of 32.9 ± 1.8 ka BP, which coincides with the onset of significant declines <36 ka ago in Beringian bison, horse, brown bear, and mammoth populations, as well as in mammoth genetic diversity. It appears likely that the impacts and population declines are related events, although their precise nature remains to be determined.Мы обнаружили, как представляется, микрометеориты в толще семи бивней мамонта с Аляски позднего плейстоцена и в черепе сибирского бизона. Микрометеориты, очевидно, высыпались во время импакта, оставляя полусферические структуры от 2 до 5 мм, окруженные обугленным кольцом. Следы воздействий наблюдаются только с одной стороны бивня и черепа, что соответствует прилету микрометеоритов с одного направления. Следы от воздействия являются сильно магнитными, что свидетельствует о существенном содержании железа. Мы проанализировали несколько вложенных фрагментов микрометеоритов из бивней и черепа с помощью масс-спектрометрии лазерной абляции индуктивно-связанной плазмой (LA-ICP-MS) и рентгеновской флюоресценции (РФА). Эти анализы подтверждают высокое содержание железа и указывают на состав, высоко обогащенный никелем и обедненный титаном, в отличие от любого естественного наземного источника. Кроме того, анализы с помощью электронного микрозонда (ЭМИ) железоникелевого сульфидного зерна (бивень 2) показывают, что оно содержит от 3 до 20% веса Ni. Линии гамма-активационного анализа (PGAA) частиц, извлеченных из черепа бизонов, указывают на ~ 0,4 мг железа, что находится в согласии с микрометеоритами ~ 1 мм в диаметре. Кроме того, изображения от сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и РФА-анализы черепа показали возможные каналы вступления железосодержащего материала. Большинство из бивней (5 из 7) имеют возраст, калиброванный средневзвешенным значением 14C на уровне (32,9 ± 1,8) тыс. лет, что совпадает с началом значительного снижения менее 36 тыс. лет назад в популяциях берингийских бизонов, лошадей, бурых медведей и мамонтов, а также генетического разнообразия мамонтов. Вероятно, что импактные воздействия и уменьшение количества населения представляют собой связанные события, хотя их точную природу еще предстоит определить

Analysis of the Younger Dryas Impact Layer

We have uncovered a thin layer of magnetic grains and microspherules, carbon spherules, and glass-like carbon at nine sites across North America, a site in Belgium, and throughout the rims of 16 Carolina Bays. It is consistent with the ejecta layer from an impact event and has been dated to 12.9 ka BP coinciding with the onset of Younger Dryas (YD) cooling and widespread megafaunal extinctions in North America. At many locations the impact layer is directly below a black mat marking the sudden disappearance of the megafauna and Clovis people. The distribution pattern of the Younger Dryas boundary (YDB) ejecta layer is consistent with an impact near the Great Lakes that deposited terrestrial-like ejecta near the impact site and unusual, titanium-rich projectile-like ejecta further away. High water content associated with the ejecta, up to 28 at. % hydrogen (H), suggests the impact occurred over the Laurentide Ice Sheet. YDB microspherules and magnetic grains are highly enriched in TiO2. Magnetic grains from several sites are enriched in iridium (Ir), up to 117 ppb. The TiO2/FeO, K/Th, TiO2/Zr, Al2O3/FeO+MgO, CaO/Al2O3, REE/ chondrite, FeO/MnO ratios and SiO2, Na2O, K2O, Cr2O3, Ni, Co, U, Th and other trace element abundances are inconsistent with all terrestrial and extraterrestrial (ET) sources except for KREEP, a lunar igneous rock rich in potassium (K), rare-earth elements (REE), phosphorus (P), and other incompatible elements including U and Th. Normal Fe, Ti, and 238U/235U isotopic abundances were found in the magnetic grains, but 234U was enriched over equilibrium values by 50 % in Murray Springs and by 130 % in Belgium. 40K abundance is enriched by up to 100 % in YDB sediments and Clovis chert artifacts. Highly vesicular carbon spherules containing nanodiamonds, glass-like carbon, charcoal and soot found in large quantities in the YDB layer are consistent with an impact followed by intense burning. Four holes in the Great Lakes, some deeper than Death Valley, are proposed as possible craters produced by the airburst breakup of a loosely aggregated projectile.Мы обнаружили тонкие слои магнитных зерен и гранул, шарики углерода, а также стекло преимущественно из углерода в девяти пунктах по всей Северной Америке, Бельгии и во всех 16 заливах Каролины. Это согласуется со слоями с импактным веществом и приурочено к 12,9 тыс. лет назад, совпадая с похолоданием и повсеместным исчезновением мегафауны в Северной Америке в начале Молодого Дриаса (YD). Во многих местах слой с импактным веществом расположен непосредственно под маркировкой внезапного исчезновения мегафауны и культуры Кловиса. Картина распределения слоя импактного вещества на границе Молодого Дриаса (YDB) согласуется с импактным воздействием около Великих озер, которое отложило вещество, выброшенное вблизи от места необычного импактного воздействия, и богатые титаном частицы, выброшенные дальше. Высокое содержание воды в слоях импактного вещества (до 28 % водорода) свидетельствует, что воздействие произошло на Лаврентидовом ледниковом щите. Микрогранулы и магнитные зерна в слое YDB высоко обогащены TiO2. Магнитные зерна из нескольких мест обогащены иридием (Ir), до 117 частей на миллиард. Отношения TiO2/FeO, K/Th, TiO2/Zr, Al2O3/FeO+MgO, CaO/Al2O3, REE / хондриты, FeO / MnO, а также SiO2, Na2O, K2O, Cr2O3, Ni, Co, U, Th и другие следы элементов являются несовместимыми со всеми земными и внеземными источниками, за исключением KREEP - лунной магматической породы, богатой калием (K), редкоземельными элементами (РЗЭ), фосфором (P) и другими несовместимыми элементами, включая уран и торий. Нормальные Fe, Ti и изотопы 238U/235U в изобилии были найдены в магнитных зернах, но 234U обогатилась более равновесными значениями на 50 % в Мюррей-Спрингс и на 130 % в Бельгии. 40K обогащен до 100 % осадками из YDB и кремниевыми артефактами культуры Кловис. Высокая везикулярность углеродных шариков, содержащих наноалмазы, стекло, так же как углерод, древесный уголь и сажа, обнаружены в больших количествах в слое YDB и согласуются с последствиями интенсивного горения. Четыре глубокие впадины в районе Великих озер, более глубокие, чем в Долине смерти, предлагаются в качестве возможных кратеров в результате взрыва в воздухе и распада слабо агрегированных образований

Eocambrian—Cambrian palaeomagnetism of the Armorican Massif, France

In an attempt to clarify pre-Hercynian continental configurations, palaeomagnetic data were collected from the spilites de Paimpol (640 ± 12 Myr), the diorite de St Quay (583 ± 40 Myr), the gabbro de Keralain (undated), the granite de Port-Scarff (557 ± 16 Myr), the rhyolitic ignimbrites of LÉzardrieux (546 ± 8 Myr) and the rhyolites de St Germain-le-Gaillard (Undated) from the unmetamorphosed to slightly metamorphosed Eocambrian–Cambrian terranes of the Domnonean Domain of northern Brittany and north-western Normandy. Upon stepwise thermal and/or alternating field demagnetization and using vector subtraction, the spilites de Paimpol yield a characteristic direction with declination ( D ) = 226.4°, inclination ( I ) =– 15.7°. Local remagnetization by microgranite dykes (approximately 560 Myr old) produced a dircction of D = 235.1°, I =+ 63.4°. The diorite de St Quay exhibits multivectorial behaviour revealing a characteristic component of D = 31.2°, I =– 2.3°, and a secondary component of D = 299.9°, I =+ 38.2°. The gabbro de Keralain shows a characteristic component ( D = 290.9°, I = 41.4°) similar to the diorite's secondary component, and gives a secondary component of D = 221.0°, I =+ 55.8°. This secondary component of the gabbro appears again as the characteristic (although somewhat scattered) directions of the granite de Porz-Scarff. Thus, the gabbro may be relatively dated as having been magnetized before the intrusion and cooling of the granite (557 ± 16 Myr) and after that of the diorite (583 ± 40 Myr). The data from the rhyolites are the least certain because of ambiguities in the radiometric dating and uncertain bedding corrections, but they contain directions near to those of the granite and the microgranite dykes, all believed to be of the same episode of acidic volcanism. The trend in palaeomagnetic poles from the Armorican Massif for the Eocambrian–Cambrian corresponds well with coeval data from the southern United Kingdom and Czechoslovakia (Bohemian Massif), suggesting that a single continental mass, Armorica, contained all three areas. A comparison with poles from Gondwanaland also shows a remarkable agreement and suggests a period of coherent movement during the Latest Precambrian and the Cambrian for Armorica and Gondwana, followed by later separation. This leaves the Armorica plate as a separate continental unit at the outset of the Caledonian orogeny later in the Palaeozoic.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/75303/1/j.1365-246X.1980.tb04830.x.pd