Flood Basalt

Impact-induceret vulkanisme?

Kontinentale oversvømmelsesbasalter med et volumen på ≥106 km3 er de største kendte udbrud af basaltisk magma, og nyere undersøgelser tyder på, at udbruddene er pludselige, kortvarige begivenheder, hvor hele lavaens volumen udbryder i en række enorme strømme over en periode på nogle få hundrede tusinde til måske et par millioner år. Selv om de sammenfaldende beviser tyder på, at nogle (og muligvis alle) betydningsfulde udryddelseshændelser er korreleret med udenjordiske nedslag, viste K-Ar og andre aldersdata, der er samlet af Rampino og Stothers (1988), en korrelation mellem masseudryddelserne og tidspunkterne for de kontinentale oversvømmelses-basaltudbrud i løbet af de sidste 250 Ma.

Stratigrafiske undersøgelser i Indien placerer nu Deccanudbruddene tæt på den palæontologisk definerede K/T-grænse, og udbruddene kan kun have varet ∼250.000 år (Courtillot et al., 1986). Den seneste direkte undersøgelse af Deccan-lavaserne i forhold til foraminiferforandringer ved K/T-grænsen i Indien (Jaiprakash et al., 1993) tyder på, at de første strømme blev udbrudt i begyndelsen af faunavandringer ved grænsen; de første intertrappeaner indeholder foraminiferzoner, der begynder op til ∼350.000 år over den kanoniske K/T-grænse, mens den tidligste tertiære zone synes at mangle; og de sidste strømme synes at have fundet sted ca. 500.000 år efter grænsen. Jaiprakash et al. (1993) registrerer, at inden for den stratigrafiske opløsning af undersøgelsen, uddøde alle planktoniske foraminiferer fra kridttiden før eller inden for det K/T-overgangsinterval, der blev markeret af de første strømme.

Indslag, der er store nok til at danne kratere ≥100 km i diameter, oversvømmelsesbasaltudbrud og uddøen, er geologiske begivenheder af første orden, der tilsyneladende forekommer en gang med nogle få ti millioner års mellemrum. Den tilbagevendende tætte sammenhæng i tid mellem disse store begivenheder i løbet af mindst de sidste 250 Ma tyder på, at de hænger sammen (Rampino og Stothers, 1988), og nyere statistiske tests af sammenhængen udviser en statistisk signifikans på > 98% (Stothers, 1993).

Indslag af asteroider eller kometer med en diameter på 10 km anslås at producere jordskælv af Richter-størrelse ∼12, med jordbølger med stor amplitude tusindvis af kilometer fra nedslagsstedet, der kan give dybe brud og forstyrre lithosfæren og den øvre kappe. Rampino (1987) pegede på en mulig mekanisme til at fremkalde oversvømmelsesbasaltudbrud på eller i nærheden af store nedslagssteder gennem lithosfærisk frakturering og trykfrigivende smeltning i den øvre kappe. Beregninger tyder på, at store nedslag (nedslag med en diameter på ≥10 km) kunne udgrave indledende transiente hulrum, der er dybe nok til at resultere i dekompressionssmeltning i den øvre kappe, med efterfølgende flodbasaltvulkanisme langs dybe nedslagsinducerede brud, der trængte ind i lithosfæren.

White og McKenzie (1988) rejste indvendinger mod modellen med nedslags-vulkanisme og pegede på teoretiske undersøgelser, der antydede, at store mængder basaltisk smeltning kun kunne produceres ved dekompressionssmeltning af anomalt varm kappe (McKenzie og Bickle, 1988), sådan som det blev udledt, at den primært eksisterede i de områder med en diameter på 2.000 km af de udledte hotspot-dønninger over de foreslåede kappeplumpehoveder. De konkluderede derfor, at nedslag fortrinsvis skulle ramme disse områder for at udløse oversvømmelsesbasaltvulkanisme, hvilket de anså for meget usandsynligt. Beregninger viste imidlertid, at de 2.000 km diameter store hotspot-dønninger i forbindelse med de anslåede 40 til ∼100 nuværende hotspots ville dække en betydelig del af Jorden (50 ± 25 %), hvilket gjorde nedslag i en anomalt varm kappe overraskende sandsynligt, og det blev derfor konkluderet, at nedslag fra store asteroider eller kometer meget vel kunne være ansvarlige for initieringen eller udløsningen af oversvømmelsesbasaltvulkanisme og måske hotspot-udbrud, selv om dette må betragtes som ret spekulativt på nuværende tidspunkt (Rampino og Stothers, 1988). Desuden kan vulkanismen være induceret af lithosfæriske brud ved antipoderne for de store nedslagssteder, og udbruddene på Deccan og i Sibirien kan have fundet sted i nærheden af de rekonstruerede antipoder for henholdsvis Chicxulub- og de foreslåede Falklandnedslagssteder (Rampino og Caldeira, 1992).

Seismiske tomografiske beviser tyder nu på, at ∼50% af den globale øvre kappe er varm (muligvis fra brede kappeopsvulninger, opvarmning inden for kappen eller gennem isolering af den øvre kappe af tidligere kontinental lithosfære) (Anderson et al, 1992), hvilket giver temperaturforhold, under hvilke store nedslag kan føre til betydelig dekompressionssmeltning. I en nedslagsinduceret hotspot-model kan fortsat aktivitet være resultatet af en kombination af nedslagsopvarmning og langvarig forstyrrelse af kappens geotermer.

Eksempler på mulig nedslagsrelateret vulkanisme kan findes i Jordens tidligere historie, f.eks. i Vredefort Dome og Bushveld-komplekset i Sydafrika, som er blevet fortolket som store nedslagsbassiner (∼400 km i diameter), der blev skabt for ca. 2 milliarder år siden (Elston og Twist, 1990). Inden for Bushveld forekommer mafiske bjergarter i overlappende ringkomplekser omkring bassinnets centrale hævning (lagdelt mafiske bjergarter er tilsyneladende fraværende i den centrale del af komplekset). Elston og Twist (1990) fortolker disse som mantelsmelter induceret af dyb ringfrakturering relateret til nedslagsstrukturen.

De magmatiske begivenheder i Mackenzie i Canada repræsenterer en af de mest udbredte episoder af mafisk magmatisme på kontinenterne. De mafiske bjergarter består af Coppermine River- og Ekalulia-flodenbasalterne (>140.000 km3), Muskox-laget intrusion og den spektakulære Mackenzie dyke-sværm, der stråler fra Coronation Gulf tværs over det nordvestlige Canada i en afstand af mere end 2.400 km. Muskox-intrusionen og Mackenzie-digerne er blevet dateret efter U-Pb-metoden ved hjælp af spor af zirkon eller baddeleyit (ZrO2) med en alder på henholdsvis 1270 ± 4 og 1267 ± 2 Ma BP (LeCheminant og Heaman, 1989). De samtidige oversvømmelsesbasalter forekommer i den sydlige del af et stort cirkulært område med en diameter på mere end 500 km, hvoraf en del af omkredsen omkranser selve Coronation Gulf. Sears og Alt (1992) foreslog for nylig, at en sådan proterozoisk mafisk magmatisme og lagdelte intrusioner er tegn på nedslag. Forbindelsen mellem hurtigt udbrudte flodbasalter, en lagdelt intrusion dækket af granofyr (smeltet skorpe?) og udstrålende dykes og en stor cirkulær struktur understøtter tanken om, at magmatismen kan være opstået ved et stort nedslag i det mellemste Proterozoikum (D. Hyndman, personlig kommunikation). På trods af disse suggestive sammenhænge er den geologiske konsensus imidlertid bedst sammenfattet i den nylige udtalelse fra Melosh (1989) om, at “til dato er der ikke noget sikkert bevis for, at nedslag kan fremkalde vulkanisme”

.