Översvämning basalt
En översvämningsbasalt (eller platåbasalt ) är resultatet av ett gigantiskt vulkanutbrott eller serie av utbrott som täcker stora landområden eller havsbotten med basaltlava . Många översvämningsbasalter har tillskrivits uppkomsten av en hotspot som når jordens yta via en mantelplym . Översvämningsbasaltprovinser som Indiens Deccan-fällor kallas ofta för fällor , efter det svenska ordet trappa (som betyder "trappa"), på grund av den karakteristiska trappstegsgeomorfologin i många associerade landskap.
Michael R. Rampino och Richard Stothers (1988) citerade elva distinkta översvämningsbasaltepisoder som inträffat under de senaste 250 miljoner åren och skapat stora magmatiska provinser , lavaplatåer och bergskedjor . Emellertid har mer erkänts liksom den stora Ontong Java-platån och Chilcotingruppen , även om den senare kan kopplas till Columbia River Basalt Group .
Stora magmatiska provinser har kopplats till fem massutrotningshändelser och kan vara associerade med bolidpåverkan .
Beskrivning
Översvämningsbasalter är den mest voluminösa av alla extrusiva magmatiska bergarter och bildar enorma avlagringar av basaltisk sten som finns i hela det geologiska rekordet. De är en högst distinkt bild av intraplate-vulkanism , som skiljer sig från alla andra former av vulkanism av de enorma volymerna av lava som bröt ut i geologiskt korta tidsintervall. En enda översvämningsbasaltprovins kan innehålla hundratusentals kubikkilometer basalt utbrott under mindre än en miljon år, med individuella händelser som var och en bryter ut hundratals kubikkilometer basalt. Denna mycket flytande basaltlava kan spridas i sidled i hundratals kilometer från dess källöppningar och täcker områden på tiotusentals kvadratkilometer. Successiva utbrott bildar tjocka ansamlingar av nästan horisontella flöden, utbröt i snabb följd över stora områden och översvämmar jordens yta med lava i regional skala.
Dessa enorma ansamlingar av översvämningsbasalt utgör stora magmatiska provinser . Dessa kännetecknas av platålandformer, så att översvämningsbasalter också beskrivs som platåbasalter . Kaniner som skärs in i flodbasalterna genom erosion visar trappliknande sluttningar, med de nedre delarna av flöden som bildar klippor och den övre delen av flöden eller inbäddade lager av sediment bildar sluttningar. Dessa är kända på nederländska som trap eller på svenska som trappa , som har kommit in på engelska som trap rock , en term som särskilt används inom stenbrottsindustrin.
Den stora tjockleken på basaltansamlingarna, ofta över 1 000 meter (3 000 fot), återspeglar vanligtvis ett mycket stort antal tunna flöden, varierande i tjocklek från meter till tiotals meter, eller mer sällan till 100 meter (330 fot). Det förekommer ibland mycket tjocka individuella flöden. Världens tjockaste basaltflöde kan vara Greenstone-flödet på Keweenaw-halvön i Michigan , USA, som är 600 meter (2 000 fot) tjockt. Detta flöde kan ha varit en del av en lavasjö storleken på Lake Superior .
Djup erosion av översvämningsbasalter avslöjar ett stort antal parallella vallar som matade utbrotten. Vissa enskilda vallar på Columbia River Plateau är över 100 kilometer långa. I vissa fall exponerar erosion radiella uppsättningar av vallar med diametrar på flera tusen kilometer. Trösklar kan också finnas under flodbasalter, såsom Palisades Sill i New Jersey , USA. Plåtintrången (vallar och trösklar) under översvämningsbasalter är typiskt diabaser som stämmer överens med sammansättningen av de överliggande översvämningsbasalterna. I vissa fall tillåter den kemiska signaturen att enskilda vallar kopplas samman med enskilda flöden.
Funktioner i mindre skala
Översvämningsbasalt visar vanligen pelarförband , som bildas när stenen svalnade och drog ihop sig efter att ha stelnat från lavan. Berget spricker i kolonner, typiskt med fem till sex sidor, parallella med riktningen för värmeflödet ut ur berget. Detta är i allmänhet vinkelrätt mot de övre och nedre ytorna, men regnvatten som infiltrerar berget ojämnt kan producera "kalla fingrar" av förvrängda pelare. Eftersom värmeflödet ut från basen av flödet är långsammare än från dess övre yta, är kolonnerna mer regelbundna och större i den nedre tredjedelen av flödet. Det högre hydrostatiska trycket, på grund av vikten av överliggande berg, bidrar också till att göra de nedre pelarna större. I analogi med grekisk tempelarkitektur beskrivs de mer regelbundna nedre kolonnerna som pelargången och de mer oregelbundna övre sprickorna som entablaturen av det individuella flödet. Kolumner tenderar att vara större i tjockare flöden, med kolumner av det mycket tjocka Greenstone-flödet, som nämnts tidigare, är cirka 10 meter (30 fot) tjocka.
Ett annat vanligt småskaligt särdrag hos flodbasalter är vesiklar från rörstammar . Flodbasaltlava svalnar ganska långsamt, så att lösta gaser i lavan hinner komma ut ur lösningen som bubblor (vesiklar) som flyter till toppen av flödet. Det mesta av resten av flödet är massivt och fritt från vesikler. Den snabbare kylande lavan nära basen av flödet bildar emellertid en tunn kyld marginal av glasartat berg, och det snabbare kristalliserade berget precis ovanför den glasartade kanten innehåller vesiklar som fångades när berget snabbt kristalliserade. Dessa har ett distinkt utseende som liknas vid en lertobakspipa , särskilt som vesikeln vanligtvis därefter fylls med kalcit eller andra ljusa mineraler som kontrasterar med den omgivande mörka basalten.
Petrologi
På ännu mindre skalor är strukturen hos flodbasalter afanitisk , bestående av små sammankopplade kristaller. Dessa sammankopplade kristaller ger traprock dess enorma seghet och hållbarhet. Kristaller av plagioklas är inbäddade i eller lindade runt kristaller av pyroxen och är slumpmässigt orienterade. Detta indikerar snabb utplacering så att lavan inte längre flyter snabbt när den börjar kristallisera. Flodbasalter saknar nästan stora fenokristaller , större kristaller som finns i lavan innan den bröt ut till ytan, som ofta finns i andra extrusiva magmatiska bergarter. Fenokristaller är rikligare i vallarna som matade lava till ytan.
Flodbasalter är oftast kvartstholeiiter . Olivin tholeiite (den karakteristiska bergarten av åsar i mitten av havet ) förekommer mindre vanligt, och det finns sällsynta fall av alkaliska basalter . Oavsett sammansättning är flödena mycket homogena och innehåller sällan xenoliter , fragment av den omgivande stenen ( landsstenen ) som har dragits med i lavan. Eftersom lavorna är låga i lösta gaser pyroklastisk sten extremt sällsynt. Förutom där flödena kom in i sjöar och blev kuddlava , är flödena massiva (featureless). Ibland är översvämningsbasalter förknippade med mycket små volymer av dacit eller rhyolit (mycket mer kiseldioxidrik vulkanisk sten), som bildas sent i utvecklingen av en stor magmatisk provins och markerar en övergång till mer centraliserad vulkanism.
Geokemi
Översvämningsbasalter uppvisar en avsevärd grad av kemisk enhetlighet över geologisk tid, och är mestadels järnrika tholeiitiska basalter. Deras ha som huvudämnebeståndsdelkemi liknar medelhavskantbasalter (MORBs), fördriver deras spårelementkemi, särskilt av de sällsynta jordbeståndsdelarna , liknar den av havsöbasalt . De har vanligtvis en kiseldioxidhalt på cirka 52%. Magnesiumtalet (molprocenten magnesium av det totala järn- och magnesiuminnehållet) är cirka 55, mot 60 för en typisk MORB. De sällsynta jordartsmetallerna visar överflödsmönster som tyder på att den ursprungliga (primitiva) magman bildades från sten av jordens mantel som var nästan outtömd ; det vill säga det var mantelbergarter rik på granat och från vilken lite magma tidigare hade utvunnits. Kemin av plagioklas och olivin i översvämningsbasalter tyder på att magman endast var lätt förorenad med smält bergart av jordskorpan, men vissa högtemperaturmineraler hade redan kristalliserat ut ur berget innan det nådde ytan. Med andra ord är flodbasalten måttligt utvecklad . Emellertid verkar endast små mängder plagioklas ha kristalliserat ut ur smältan.
Även om de anses utgöra en kemiskt homogen grupp, visar översvämningsbasalter ibland betydande kemisk mångfald även i en enda provins. Till exempel kan översvämningsbasalterna i Paranabassängen delas in i en grupp med låg fosfor och titan (LPT) och en grupp med hög fosfor och titan (HPT). Skillnaden har tillskrivits inhomogenitet i den övre manteln, men strontiumisotopförhållanden tyder på att skillnaden kan uppstå från att LPT-magman är förorenad med en större mängd smält skorpa.
Bildning
Teorier om bildandet av översvämningsbasalter måste förklara hur så stora mängder magma kunde genereras och få utbrott som lava under så korta tidsintervall. De måste också förklara de liknande sammansättningarna och tektoniska inställningarna för översvämningsbasalter som utbröt över geologisk tid och förmågan hos översvämningsbasaltlava att resa så stora avstånd från de eruptiva sprickorna innan de stelnar.
Generering av smälta
Det krävs en enorm mängd värme för att så mycket magma ska genereras på så kort tid. Detta tros allmänt ha levererats av en mantelplym som träffar basen av jordens litosfär , dess styva yttersta skal. Plymen består av ovanligt heta mantelklippor från astenosfären , det formbara skiktet strax under litosfären, som kryper uppåt från djupare in i jordens inre. Den heta astenosfären splittrar litosfären ovanför plymen, vilket gör att magma som produceras genom dekompressionssmältning av plymens huvud kan hitta vägar till ytan.
De svärmar av parallella vallar som exponerats av djup erosion av översvämningsbasalter visar att en betydande jordskorpförlängning har skett. Vallsvärmarna i västra Skottland och Island visar en förlängning på upp till 5 %. Många översvämningsbasalter är förknippade med sprickdalar, är belägna på passiva kontinentalplattor eller sträcker sig in i aulacogener (misslyckade armar av trippelkorsningar där kontinental sprickning börjar.) Översvämningsbasalter på kontinenter är ofta i linje med hotspot -vulkanism i havsbassänger. Paraná- och Etendekafällorna , belägna i Sydamerika och Afrika på motsatta sidor av Atlanten, bildades för cirka 125 miljoner år sedan när södra Atlanten öppnade sig, medan en andra uppsättning mindre flodbasalter bildades nära gränsen mellan trias och jura i östra norra delen. Amerika när Nordatlanten öppnade sig. De nordatlantiska översvämningsbasalterna är dock inte förbundna med några hot spot-spår utan verkar ha varit jämnt fördelade längs hela den divergerande gränsen.
Översvämningsbasalter är ofta interbedded med sediment, typiskt röda bäddar . Avsättningen av sediment börjar före de första översvämningsbasaltutbrotten, så att sättningar och jordskorpförtunning är föregångare till översvämningsbasaltaktivitet. Ytan fortsätter att avta när basalt bryter ut, så att de äldre bäddarna ofta återfinns under havsytan. Basaltskikt på djupet ( doppningsreflektorer ) har hittats genom reflektionsseismologi längs passiva kontinentala marginaler.
Uppstigning till ytan
Sammansättningen av översvämningsbasalter kan återspegla de mekanismer genom vilka magman når ytan. Den ursprungliga smältan som bildas i den övre manteln (den primitiva smältan ) kan inte ha sammansättningen av kvartstholeiit, den vanligaste och typiskt minst utvecklade vulkaniska bergarten av flodbasalter, eftersom kvartstholeiiter är för rika på järn i förhållande till magnesium för att ha bildats i jämvikt med typisk mantelrock. Den primitiva smältan kan ha haft sammansättningen av picritbasalt , men picritbasalt är ovanligt i översvämningsbasaltprovinser. En möjlighet är att en primitiv smälta stagnerar när den når mantel-skorpans gräns, där den inte är tillräckligt flytande för att penetrera skorpan med lägre densitet. När en toleitisk magma differentierar sig (förändringar i sammansättning när högtemperaturmineraler kristalliserar och sätter sig ut ur magman) når dess densitet ett minimum vid ett magnesiumtal på cirka 60, liknande det för översvämningsbasalter. Detta återställer flytkraften och tillåter magman att slutföra sin resa till ytan, och förklarar också varför översvämningsbasalter till övervägande del är kvartstholeiiter. Över hälften av den ursprungliga magman finns kvar i den nedre skorpan när den samlas i ett system av vallar och syllar.
När magman stiger, sänker tryckfallet också liquidus , den temperatur vid vilken magman är helt flytande. Detta förklarar sannolikt bristen på fenokristaller i utbruten flodbasalt. Resorptionen de högtemperaturmineraler som sannolikt kommer att bildas som fenokristaller - kan också tendera att driva kompositionen närmare kvartstoleiit och hjälpa till att upprätthålla flytkraften.
Utbrott
När magman väl når ytan flyter den snabbt över landskapet och översvämmer bokstavligen den lokala topografin. Detta är delvis möjligt på grund av den snabba extruderingshastigheten (över en kubikkm per dag per km spricklängd) och den relativt låga viskositeten hos basaltisk lava. Emellertid är den laterala utbredningen av enskilda översvämningsbasaltflöden häpnadsväckande även för så flytande lava i sådana mängder. Det är troligt att lavan sprids genom en uppblåsningsprocess där lavan rör sig under en solid isolerande skorpa, som håller den varm och rörlig. Studier av ginkgoflödet på Columbia River Plateau, som är 30 till 70 meter (98 till 230 fot) tjockt, visar att temperaturen på lavan sjönk med bara 20 °C (68 °F) över ett avstånd av 500 kilometer ( 310 mi). Detta visar att lavan måste ha isolerats av en ytskorpa och att flödet var laminärt , vilket minskade värmeutbytet med den övre skorpan och basen av flödet. Det har uppskattats att Ginkgoflödet avancerat 500 km på sex dagar (en framstegshastighet på cirka 3,5 km per timme).
Den laterala utsträckningen av ett översvämningsbasaltflöde är ungefär proportionell mot kuben av flödets tjocklek nära dess källa. Således kan ett flöde som är dubbelt så tjockt vid källan färdas ungefär åtta gånger så långt.
Översvämningsbasaltflöden är övervägande pāhoehoe- flöden, med ʻaʻā- flöden mycket mindre vanliga.
Utbrott i översvämningsbasaltprovinser är episodiskt och varje avsnitt har sin egen kemiska signatur. Det finns en viss tendens för lava inom en enda episod att bli mer kiselrik med tiden, men det finns ingen konsekvent trend över episoder.
Stora magmatiska provinser
Stora magmatiska provinser (LIP) definierades ursprungligen som voluminösa utgjutningar, övervägande av basalt, under geologiskt mycket korta varaktigheter. Denna definition specificerade inte minsta storlek, varaktighet, petrogenes eller inställning. Ett nytt försök att förfina klassificeringen fokuserar på storlek och miljö. LIP:er täcker karakteristiskt stora områden, och den största delen av magmatismen förekommer på mindre än 1 Ma. De viktigaste LIP:erna i havsbassängerna inkluderar Oceanic Volcanic Plateaus (OPs) och Volcanic Passive Continental Margins . Oceaniska översvämningsbasalter är LIP:er som särskiljs från oceaniska platåer av vissa forskare eftersom de inte bildar morfologiska platåer, eftersom de varken är plana eller förhöjda mer än 200 m över havsbotten. Exempel inkluderar provinserna Karibien, Nauru, East Mariana och Pigafetta. Kontinentala översvämningsbasalter (CFB) eller platåbasalter är kontinentala uttryck för stora magmatiska provinser.
Påverkan
Översvämningsbasalter bidrar avsevärt till tillväxten av kontinental skorpa. De är också katastrofala händelser, som sannolikt bidrog till många massutrotningar i det geologiska rekordet.
Skorpbildning
Extruderingen av översvämningsbasalter, i genomsnitt över tiden, är jämförbar med hastigheten för extrudering av lava vid åsar i mitten av havet och mycket högre än extruderingshastigheten av hotspots. Extruderingen vid åsar i mitten av havet är dock relativt stabil, medan extrudering av flodbasalter är mycket episodisk. Översvämningsbasalter skapar ny kontinental skorpa med en hastighet av 0,1 till 8 kubikkilometer (0,02 till 2 cu mi) per år, medan utbrotten som bildar oceaniska platåer producerar 2 till 20 kubikkilometer (0,5 till 5 cu mi) skorpa per år.
Mycket av den nya skorpan som bildas under översvämningsbasaltepisoder tar formen av underplätering , med över hälften av den ursprungliga magman som kristalliseras ut som ackumuleras i trösklar vid basten av skorpan.
Massutrotningar
Utbrottet av översvämningsbasalter har kopplats till massutrotningar. Till exempel Deccan-fällorna , som bröt ut vid gränsen mellan Krita och Paleogen , ha bidragit till utrotningen av icke-fågeldinosaurierna. På samma sätt motsvarar massutrotningar vid gränsen mellan perm och trias , gränsen mellan trias och jura , och i juratidens toarciska tidsålder , åldrarna för stora magmatiska provinser i Sibirien, Centralatlantiska Magmatiska provinsen och Karoo -Ferrar översvämningsbasalt.
En viss uppfattning om effekterna av översvämningsbasalter kan ges genom jämförelse med historiska stora utbrott. Lakagigars utbrott 1783 var det största i det historiska rekordet och dödade 75 % av boskapen och en fjärdedel av Islands befolkning. Utbrottet producerade dock bara 14 kubikkilometer (3,4 cu mi) lava, vilket är litet jämfört med Roza-medlemmen av Columbia River Plateau, bröt ut i mitten av miocen, som innehöll minst 1 500 kubikkilometer (360 cu mi ) av lava.
Under utbrottet av de sibiriska fällorna trängde omkring 5 till 16 miljoner kubikkilometer (1,2 till 3,8 miljoner kubikmil) magma in i skorpan och täckte en yta på 5 miljoner kvadratkilometer (1,9 miljoner kvadratkilometer), vilket motsvarar 62 % av område av de angränsande staterna i USA. Den heta magman innehöll enorma mängder koldioxid och svaveloxider och frigjorde ytterligare koldioxid och metan från djupa petroleumreservoarer och yngre kolbäddar i regionen. De frigjorda gaserna skapade över 6400 sprängrör, var och en typiskt över 1,6 kilometer (1 mi) i diameter. Rören släppte ut upp till 160 biljoner ton koldioxid och 46 biljoner ton metan. Kolaska från brinnande kolbäddar sprider giftigt krom , arsenik , kvicksilver och bly över norra Kanada. Förångningsbäddar som värmts upp av magman frigjorde saltsyra , metylklorid , metylbromid , vilket skadade ozonskiktet och minskade ultraviolett skärmning med så mycket som 85%. Över 5 biljoner ton svaveldioxid släpptes också ut. Koldioxiden producerade extrema växthusförhållanden, med globala genomsnittliga havsvattentemperaturer som nådde en topp på 38 °C (100 °F), den högsta någonsin sett i det geologiska rekordet. Temperaturerna sjönk inte till 32 °C (90 °F) på ytterligare 5,1 miljoner år. Så höga temperaturer är dödliga för de flesta marina organismer, och landväxter har svårt att fortsätta att fotosyntetisera vid temperaturer över 35 °C (95 °F). Jordens ekvatorialzon blev en död zon.
Men inte alla stora magmatiska provinser är kopplade till utrotningshändelser. Bildandet och effekterna av en översvämningsbasalt beror på en rad faktorer, såsom kontinental konfiguration, latitud, volym, hastighet, utbrottslängd, stil och miljö (kontinental vs. oceanisk), det redan existerande klimatet och biotans motståndskraft mot förändringar .
Lista över översvämningsbasalter
Representativa kontinentala översvämningsbasalter och oceaniska platåer, ordnade i kronologisk ordning, och bildar tillsammans en lista över stora magmatiska provinser :
På andra håll i solsystemet
Flodbasalter är den dominerande formen av magmatism på andra planeter och månar i solsystemet.
Maria på månen har beskrivits som flodbasalter sammansatta av pikritisk basalt . Enskilda eruptiva episoder liknade sannolikt i volym till översvämningsbasalter på jorden, men var åtskilda av mycket längre vilande intervall och producerades sannolikt av olika mekanismer.
Omfattande översvämningsbasalter kan finnas på Mars.
Används
De sammankopplade kristallerna av översvämningsbasalter, som är slumpmässigt orienterade, gör traprock till det mest hållbara konstruktionsaggregatet av alla bergarter.
Se även
- Supervulkan – Vulkan som har fått utbrott 1000 kubikkm lava i ett enda utbrott
- Vulkanplatå – Platå producerad av vulkanisk aktivitet
externa länkar
- på YouTube
|
Typer av basalter
| |
|---|---|
| Basalter efter tektonisk miljö | |
| Basalter efter form och flöde | |
| Basalter efter kemi | |
| Viktiga mineraler | |
Kategorier