Flood Basalt

Impact-induced volcanism?

Kontinentální povodňové bazalty o objemu ≥106 km3 jsou největšími známými výlevy bazaltového magmatu a nedávné studie naznačují, že se jedná o náhlé, krátkodobé erupce, při nichž je celý objem lávy vyvržen v sérii obrovských proudů v průběhu několika set tisíc až možná několika milionů let. Ačkoli shoda důkazů naznačuje, že některá (a možná všechna) významná vymírání souvisejí s mimozemskými dopady, K-Ar a další údaje o stáří, které shromáždili Rampino a Stothers (1988), ukázaly korelaci mezi masovými vymíráními a dobami kontinentálních povodňových bazaltových erupcí v posledních 250 mil. let.

Stratigrafické studie v Indii nyní umisťují dekkánské erupce blízko paleontologicky definované hranice K/T a erupce mohly trvat pouze ∼250 000 let (Courtillot et al., 1986). Nejnovější přímé studium dekkánských láv ve vztahu k foraminiferním změnám na hranici K/T v Indii (Jaiprakash et al., 1993) naznačuje, že první proudy byly vyvrženy na počátku faunistických změn na hranici; první intertrappy obsahují foraminiferní zóny, které začínají až ∼350 000 let nad kanonickou hranicí K/T, zatímco nejranější třetihorní zóna zřejmě chybí; a k posledním proudům zřejmě došlo asi 500 000 let po hranici. Jaiprakash et al. (1993) zaznamenali, že v rámci stratigrafického rozlišení studie všechny křídové planktonní foraminifery vymřely před nebo v rámci přechodového intervalu K/T vyznačeného prvními toky.

Impakty dostatečně velké na to, aby vytvořily krátery o průměru ≥ 100 km, povodňové bazaltové erupce a vymírání, jsou geologické události prvního řádu, ke kterým zřejmě dochází jednou za několik desítek milionů let. Opakující se těsná časová souvislost těchto velkých událostí v průběhu nejméně posledních 250 milionů let naznačuje, že spolu souvisejí (Rampino a Stothers, 1988), a nedávné statistické testy této korelace vykazují statistickou významnost > 98 % (Stothers, 1993).

Odhaduje se, že dopady asteroidů nebo komet o průměru 10 km vyvolávají zemětřesení o síle ∼12 Richterových stupňů s přízemními vlnami o velké amplitudě tisíce kilometrů od místa dopadu, které mohou hluboce lámat a narušovat litosféru a svrchní plášť. Rampino (1987) poukázal na možný mechanismus vyvolání povodňových bazaltových erupcí v místech velkých impaktů nebo v jejich blízkosti prostřednictvím štěpení litosféry a uvolňování tlaku při tání ve svrchním plášti. Výpočty naznačují, že velké impakty (impakty o průměru ≥ 10 km) by mohly vyhloubit počáteční přechodné dutiny dostatečně hluboké, aby došlo k dekompresnímu tání ve svrchním plášti s následným záplavovým bazaltovým vulkanismem podél hlubokých impaktem vyvolaných trhlin, které pronikly do litosféry.

White a McKenzie (1988) vznesli námitky proti modelu impaktního vulkanismu a poukázali na teoretické studie, které naznačují, že velké objemy čedičové taveniny mohou vznikat pouze dekompresním tavením anomálně teplého pláště (McKenzie a Bickle, 1988), jaký podle jejich závěrů existuje především v oblastech předpokládaných horkých bodů o průměru 2 000 km nad navrhovanými hlavami plášťových plumů. Proto vyvozovali, že dopady by musely přednostně zasáhnout tyto oblasti, aby vyvolaly povodňový bazaltový vulkanismus, což považovali za velmi nepravděpodobné. Výpočty však ukázaly, že horké skvrny o průměru 2 000 km související s odhadovanými 40 až ∼100 současnými horkými skvrnami by pokrývaly značnou část Země (50 ± 25 %), takže dopad do anomálně teplého pláště je překvapivě pravděpodobný, a proto se dospělo k závěru, že dopady velkých asteroidů nebo komet by mohly být zodpovědné za iniciaci nebo spuštění záplavového bazaltového vulkanismu a možná i výbuchů horkých skvrn, i když to je třeba v současné době považovat za zcela spekulativní (Rampino a Stothers, 1988). Kromě toho mohl být vulkanismus vyvolán štěpením litosféry na antipodech velkých impaktních míst a dekkánská a sibiřská erupce se mohly nacházet v blízkosti rekonstruovaných antipodů Chicxulubu, respektive navrhovaných falklandských impaktních míst (Rampino a Caldeira, 1992).

Seismické tomografické důkazy nyní naznačují, že ∼50 % globálního svrchního pláště je teplé (pravděpodobně v důsledku širokých plášťových výzdvihů, ohřevu uvnitř pláště nebo díky izolaci svrchního pláště bývalou kontinentální litosférou) (Anderson et al., 1992), což poskytuje teplotní podmínky, za kterých by velké nárazy mohly vést k významnému dekompresnímu tání. V modelu horkých skvrn vyvolaných impakty může být pokračující aktivita výsledkem kombinace impaktního ohřevu a dlouhotrvající perturbace plášťových geotermů.

Příklady možného vulkanismu souvisejícího s impakty lze nalézt v dřívější historii Země, například ve Vredefortském dómu a komplexu Bushveld v Jižní Africe, které byly interpretovány jako velké impaktní pánve (o průměru ∼400 km) vytvořené asi před 2 miliardami let (Elston a Twist, 1990). V rámci Bushveldu se mafické horniny vyskytují v překrývajících se prstencových komplexech kolem centrálního výzdvihu pánve (vrstevnaté mafické horniny v centrální části komplexu zřejmě chybí). Elston a Twist (1990) je interpretují jako plášťové taveniny vyvolané hlubokým prstencovým štěpením souvisejícím s impaktní strukturou.

Mackenzijské vyvřeliny v Kanadě představují jednu z nejrozsáhlejších epizod mafického magmatismu na kontinentech. Mafické horniny se skládají z povodňových bazaltů Coppermine River a Ekalulia (>140 000 km3), vrstevnaté intruze Muskox a velkolepého roje Mackenzie dyke, který vyzařuje z Coronation Gulf přes severozápadní Kanadu do vzdálenosti více než 2400 km. Muskoxská intruze a Mackenzie dykes byly datovány metodou U-Pb pomocí stopových množství zirkonu nebo baddeleyitu (ZrO2) se stářím 1270 ± 4 a 1267 ± 2 mil. let BP (LeCheminant a Heaman, 1989). Současné povodňové bazalty se vyskytují v jižní části velkého kruhového útvaru o průměru více než 500 km, přičemž část jeho obvodu vymezuje samotný Korunovační záliv. Sears a Alt (1992) nedávno navrhli, že takový proterozoický mafický magmatismus a vrstevnaté intruze svědčí o impaktu. Spojení rychle vyvřelých povodňových bazaltů, vrstevnaté intruze překryté granofírem (roztavené horniny zemské kůry?) a vyzařujících dyků s velkou kruhovou strukturou podporuje myšlenku, že magmatismus mohl vzniknout velkým impaktem ve středním proterozoiku (D. Hyndman, osobní sdělení). Navzdory těmto sugestivním vztahům však geologický konsenzus nejlépe vystihuje nedávné prohlášení Meloshe (1989), že „k dnešnímu dni neexistuje žádný pevný důkaz, že impakty mohou vyvolat vulkanismus“

.