Документ, опубликованный в журнале Nature Communications исследователями Технологического института Вирджинии, подтверждает основную особенность образования крупных изверженных провинций - массовые всемирные извержения вулканов, создавшие невероятно большие объемы лавы и вызвавшие экологические катастрофы и массовые вымирания от 170 до 90 миллионов человек. лет назад.
Во главе нового исследования стоит Эстебан Газель, доцент кафедры геонаук Научного колледжа Технологического института Вирджинии, и выпускница Пилар Мадригал, получившая степень доктора геологии в Технологическом институте Вирджинии в 2016 году. и в настоящее время является доцентом в Университете Коста-Рики.
Мы подтвердили текущую рабочую гипотезу о том, что для формирования этих массивных извержений должен быть вклад от глубоких мантийных апвеллингов, а также взаимодействия с мелководными структурами, такими как срединно-океанический хребет, чтобы позволить излияние больших объемов лавы, - сказал Мадригал.
«Наша работа также предполагает, что глубокие апвеллинги горячего мантийного материала, образующие эти большие магматические провинции, происходили импульсами от 10 до 20 миллионов лет», - добавила она. «Этот намек на цикличность является интересным результатом, предполагающим, что глубокая нестабильность мантии может возникать так часто, что мы до сих пор не до конца понимаем, и это потенциально может быть связано с взаимодействием ядра и мантии».
Эта гипотеза была показана только в численных и динамических моделях, пока Газель и Мадригал независимо не оценили геодинамические данные с помощью геохимических и петрологических моделей, которые они создали, чтобы найти надежные корреляции, указывающие на то, что это взаимодействие было ключевым в формировании крупных магматических провинций. Крупные магматические провинции представляют собой массивные образования магматических пород, состоящие из вулканических и интрузивных материалов, все они образовались в результате быстрого образования магмы. Крупные магматические провинции разбросаны по всему миру в океанических бассейнах, граничащих с Сибирью, Африкой, Индией, на восточном побережье Северной и Южной Америки. В этом исследовании Газель и Мадригал сосредоточили свое внимание на локациях Тихого океана.
«Генерация этих магматических провинций коррелирует с некоторыми из самых разрушительных событий в истории нашей планеты», - сказал Газель, возглавивший исследование. «Геологические записи этих событий содержат важную информацию для понимания внутренней динамики мантии Земли. Но также каждый раз, когда они происходили, они полностью меняли жизнь на планете».
Газель и Мадригал изучили геохимический состав и время образования крупных изверженных провинций, образовавшихся на Тихоокеанской плите в мезозойский период, в промежутке времени от 170 до 90 миллионов лет назад. Они собрали образцы подводных потоков лавы, которые сейчас обнажаются вдоль тихоокеанского побережья Коста-Рики. Эти лавы образовались в Тихом океане и были вынесены на поверхность в результате тектонических процессов, говорит Газель.
«Полевые работы были очень захватывающими, потому что можно увидеть эти подводные образования, которые теперь обнажены на поверхности», - сказал Газель, добавив, что их усилия по сбору включали прогулки на лодке, плавание к обнажениям и походы вдоль побережья.
А Газель хорошо знала местность. Лето он проводил на полуострове Никойя в Коста-Рике. «Эти камни и я прошли долгий путь», - сказал он. «В детстве я проводил лето, играя и попадая в неприятности на этих базальтовых подушках».
В сотрудничестве с Кеннетом Флоресом, доцентом Бруклинского колледжа в Нью-Йорке, команда создала серию кинематических моделей для расчета палеотектонической конфигурации Тихого океана в меловой период.
Исследование также включало изотопные данные и данные датирования возраста, собранные в сотрудничестве с исследователями Майклом Бизимисом и Брайаном Джикой из Университета Южной Каролины и Лаборатории геохронологии WiscAr в Университете Висконсин-Мэдисон соответственно.
Результаты исследования указывают на связь между извержением этих провинций и расположением палео срединно-океанических хребтов, где устойчиво формируется нормальная океаническая кора, и положением краев Тихоокеанского Большого Низовья. Провинция скорости сдвига, термохимическая аномалия шириной примерно 1860 миль между восточной Австралией и западным побережьем Южной Америки, расположенная глубоко в недрах Земли на границе мантии и ядра.
Это новое открытие предполагает взаимодействие между глубоким, горячим апвеллингом мантии и срединно-океаническими хребтами, позволяющими формировать крупные изверженные провинции.
Газель добавила: «Это важный прорыв, поскольку мы можем лучше объяснить, почему эти события были такими масштабными. Для сравнения: импульс, произошедший 120 миллионов лет назад и сформировавший крупные изверженные провинции Онтонг-Ява, Манихики и Хукуранги, за очень короткое время покрыл площадь, эквивалентную примерно 40 процентам континентальной части США».
Большинство этих магматических провинций образовались одновременно с событием, известным как меловой нормальный суперхрон, примерно от 120 до 80 миллионов лет назад, когда в течение миллионов лет ядро Земли не меняло своей полярности, что было наиболее Вероятно, это вызвано флуктуациями теплового потока между ядром и мантией, говорит Газель.
Он сказал, что на протяжении всей истории было много других событий уровня вымирания, например, одно почти 300 миллионов лет назад, которое почти уничтожило всю жизнь на планете, в результате извержения Сибирских траппов, еще одной крупной вулканической провинции. Он добавил: «Понимание этих процессов важно не только для разгадки глубоких загадок Земли, но и для лучшего понимания хрупкости и устойчивости жизни на нашей планете."
Исследование проводилось при поддержке программы Национального научного фонда по петрологии, геохимии и тектонике.