Opløftende af Columbia River basalt åbner vinduet for, hvordan regionen blev skulptureret

17. juli, 2020 — Opløftning af Columbia River-basalterne har gjort det muligt for forskere fra University of Oregon bedre at forstå, hvordan magma for 14-16 millioner år siden formede regionen, og hvorfor drivhusgasser frigivet under en række vulkanudbrud ikke udløste en global udryddelsesbegivenhed.

Indsigterne, udgivet i Videnskabelige rapporter , blev hentet fra analyser af oxygen- og brintisotoper i skorpemateriale, en blanding af magma og originale sten, der nu er udsat ved geologisk opløftning og erosion.

Columbia River Flood Basalts repræsenterer den yngste kontinentale oversvømmelsesbasaltprovins på Jorden og en af ​​de bedst bevarede. Det dækker omkring 210, 000 kvadratkilometer, strækker sig fra det østlige Oregon og Washington til det vestlige Idaho og en del af det nordlige Nevada.

Centralt for forskningen var 27 prøver fra 22 forskellige diger - væglignende magmalegemer, der skar gennem det beklædte lavastrømslandskab under udbruddene. Et 10 meter tykt fødedige ind i Wallowa batholitten, dannet af en blanding af basaltisk magma og granit for 16 millioner år siden, for eksempel, sandsynligvis fungeret som en magma-kanal i op til syv år. Det dannede en af ​​de største lavastrømme på overfladen og ændrede kemisk omkring 100 meter af omgivende grundfjeld.

"Vi fandt ud af, at når varm basaltisk magma trængte ind i skorpen, kogte den grundvandet og fordampede alt i og nær dens vej, forårsager kemiske og isotopiske ændringer i klipperne og frigivelse af drivhusgasser, " sagde Ilya Bindeman, professor ved Institut for Geovidenskab, der ledede undersøgelsen.

I fællesskab virkningerne af opvarmningen i hele oversvømmelsesbasaltområdet kan have varet omkring 150 år efter, at magma holdt op med at flyde, opbygning af det landskab, der er synligt i dag i hele regionen, konkluderede det syv mand store forskerhold fra tre lande.

"Basalterne fra Columbia River, der er så kære for os i det nordvestlige Stillehav, " sagde Bindeman. "De er nu løftet og eroderet til det niveau, der giver os mulighed for at prøve kontakterne af disse basalter med de tidligere klipper. Den samme proces i dag sker hver time og overalt under midocean-rygge og også på kontinenter. Ved at studere disse ikke så ældgamle klipper har vi lært, hvad der foregår under vores fødder."

Computermodellering udført med de kemiske data tyder på, at den hydrotermiske opvarmning af regionens oprindelige metasedimentære bjergarter - en metamorf bjergart dannet gennem aflejring og størkning af sediment - og relativt lave niveauer af organisk stof påvirket af udbruddene ville have genereret frigivelsen af ​​omkring 18 gigaton kuldioxid og metan. En gigaton svarer til en milliard tons.

De individuelle Columbia River basaltudbrud var hver 10 til 100 gange større end de største historisk oplevede udbrud af Islands Eldgja og Laki vulkanudbrud i årene 934 og 1783, henholdsvis, bemærkede studie medforfatter Leif Karlstrom, professor i geovidenskab, der sammen med Bindeman er medlem af Oregon Center for Volcanology.

Laki-udbruddet, som dræbte tusindvis af mennesker, frigivet vulkansk afledte drivhusgasser, der genererede et år uden sommer efterfulgt af et varmt år i Europa og Nordamerika, sagde Karlstrøm.

Mens Columbia River-udbruddene frigav 210, 000 kubikkilometer basaltisk magma over 1,5 millioner år, fører til globale klimapåvirkninger, konkluderede forskerne, de forårsagede ikke masseudryddelser som den, der blev udløst af udbrud over en lignende tidsskala for omkring 250 millioner år siden, som dannede de sibiriske fælder.

Forskellen, forskerholdet teoretiserede, er i regionernes geologi. Columbia Rivers basaltudbrud fandt sted i magmatisk skorpe, der indeholdt lave niveauer af organisk stof, der kunne frigives ved hydrotermisk opvarmning. Udbrud i de sibiriske fælder fandt sted i organiske sedimentære bjergarter.

Mens de nye resultater tyder på, at lignende regional-skala grundvandscirkulation omkring diger er et tegn på oversvømmelsesbasaltvulkanisme globalt, forskerne bemærkede, konsekvenserne er måske ikke altid katastrofale i bred skala.

I Columbia River-basalterne og det sandsynligvis relaterede Yellowstone-hotspot, hydrotermisk cirkulation manifesteres som subtile isotopiske signaler, en udtømning af iltisotoper, i klipperne, fandt forskerholdet.