Flood Basalt

Betrouwbaardere 40Ar/39Ar en U-Pb ouderdomsbepalingen die nu beschikbaar zijn voor de vloedbasalten ondersteunen de aanvankelijke datering en verbeteren de correlatie (Courtillot et al., 1986; Baksi, 1988; Baksi and Farrar, 1990; Dunning and Hodych, 1990; Renne and Basu, 1991; Sebai et al., 1991; Campbell et al., 1992; Heiman et al., 1992; Renne et al., 1992; Ebinger et al., 1993; Storevedt et al., 1992), zoals weergegeven in Tabel II. Bijvoorbeeld, de Deccan Flood Basalts van India (65,5 ± 2,5 Ma) (Vandamme et al, 1991) werden uitgebarsten zeer dicht bij het tijdstip van de eind-Kretaceous massa-extinctie en grote-lichaam inslag (64,5 ± 0,1 Ma) en de Siberische Flood Basalts (248 ± 2,3 Ma) correleren met de eind-Permian grensklei (251 ± 3 Ma) (Campbell et al, 1992).

Stratigrafische studies in India plaatsen de Deccan-uitbarstingen nu nabij de paleontologisch gedefinieerde K/T-grens en de uitbarstingen zouden slechts ∼250.000 jaar geduurd kunnen hebben (Courtillot et al., 1986). De meest recente directe studie van de Deccan lavas in relatie tot foraminiferal veranderingen bij de K/T grens in India (Jaiprakash et al., 1993) suggereert dat de eerste stromen werden uitgebarsten bij het begin van de faunale veranderingen bij de grens; de eerste intertrappeanen bevatten foraminiferal zones die beginnen tot ∼350,000 jaar boven de canonieke K/T grens, terwijl de vroegste Tertiaire zone lijkt te ontbreken; en de laatste stromen schijnen ongeveer 500,000 jaar na de grens te hebben plaatsgevonden. Jaiprakash et al. (1993) stellen vast dat, binnen de stratigrafische resolutie van de studie, alle Krijt planktonische foraminifera uitstierven vóór of binnen het K/T overgangsinterval gemarkeerd door de eerste stromen.

Impacten die groot genoeg zijn om kraters te vormen met een diameter van ≥100 km, vloed-basalt erupties en extincties, zijn geologische gebeurtenissen van de eerste orde die kennelijk eens in de zoveel tientallen miljoenen jaren voorkomen. De terugkerende nauwe associatie in de tijd van deze belangrijke gebeurtenissen gedurende tenminste de laatste 250 Ma suggereert dat zij verwant zijn (Rampino en Stothers, 1988) en recente statistische tests van de correlatie vertonen een statistische significantie van > 98% (Stothers, 1993).

Impacten van asteroïden of kometen met een diameter van 10 km veroorzaken naar schatting aardbevingen met een Richtermagnitude van ∼12, met grondgolven met een grote amplitude die duizenden kilometers van de plaats van inslag verwijderd zijn en die de lithosfeer en de bovenmantel diep kunnen breken en verstoren. Rampino (1987) wees op een mogelijk mechanisme voor het induceren van vloed-basalt erupties op of nabij plaatsen van grote inslagen door lithosferische breuk en druk-afgelaten smelten in de bovenmantel. Berekeningen suggereren dat grote inslagen (inslagen met een diameter van ≥10 km) holten zouden kunnen uitgraven die diep genoeg zijn om decompressiesmelting in de bovenmantel tot gevolg te hebben, met als gevolg vloed-basalt vulkanisme langs diepe door de inslag veroorzaakte breuken die de lithosfeer binnendrongen.

White en McKenzie (1988) brachten bezwaren naar voren tegen het inslag-volcanisme model, wijzend op theoretische studies die suggereerden dat grote hoeveelheden basaltische smelt alleen konden worden geproduceerd door decompressie-smelting van abnormaal warme mantel (McKenzie en Bickle, 1988), zoals die volgens hen voornamelijk bestond in de gebieden met een diameter van 2000 km van de hotspot-zwellingen boven de voorgestelde mantelpluimkoppen. Daarom, zo concludeerden zij, zouden inslagen bij voorkeur deze gebieden moeten treffen om vloed-basalt vulkanisme te veroorzaken, wat zij zeer onwaarschijnlijk achtten. Berekeningen toonden echter aan dat de hotspot-zwellingen met een diameter van 2000 km, gerelateerd aan de naar schatting 40 tot ∼100 aanwezige hotspots, een aanzienlijk deel van de Aarde (50 ± 25%) zouden bedekken, waardoor inslagen in een abnormaal warme mantel verrassend waarschijnlijk zouden zijn en men concludeerde dan ook dat inslagen van grote asteroïden of kometen wel eens verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor het in gang zetten of teweegbrengen van vloed-basalt vulkanisme en misschien hotspot-uitbarstingen, hoewel dit op dit moment als nogal speculatief moet worden beschouwd (Rampino en Stothers, 1988). Bovendien zou het vulkanisme geïnduceerd kunnen zijn door lithosferische breukvorming op de antipoden van de grote inslagplaatsen en de Deccan en Siberische uitbarstingen zouden zich dicht bij de gereconstrueerde antipoden van respectievelijk de Chicxulub en de voorgestelde Falkland inslagplaatsen kunnen hebben bevonden (Rampino en Caldeira, 1992).

Seismische tomografische gegevens suggereren nu dat ∼50% van de mondiale bovenmantel warm is (mogelijk als gevolg van brede mantelopwellingen, opwarming binnen de mantel, of door isolatie van de bovenmantel door vroegere continentale lithosfeer) (Anderson et al., 1992), waardoor temperatuurcondities ontstaan waaronder grote inslagen tot aanzienlijke decompressiesmelting zouden kunnen leiden. In een model van door inslagen veroorzaakte hotspots zou aanhoudende activiteit het resultaat kunnen zijn van een combinatie van verhitting door inslagen en langdurige verstoring van de geothermen in de aardmantel.

Voorbeelden van mogelijk inslag-gerelateerd vulkanisme kunnen worden gevonden in de vroegere geschiedenis van de Aarde, bijvoorbeeld in de Vredefort Dome en het Bushveld Complex van Zuid-Afrika, die zijn geïnterpreteerd als grote inslagbekkens (∼400 km in diameter) die ongeveer 2 miljard jaar geleden zijn ontstaan (Elston en Twist, 1990). Binnen het Bushveld komen mafische gesteenten voor in overlappende ringcomplexen rond de centrale opheffing van het bekken (gelaagde mafische gesteenten zijn blijkbaar afwezig in het centrale deel van het complex). Elston en Twist (1990) interpreteren deze als mantelmelt, geïnduceerd door diepe ringfracturen die verband houden met de inslagstructuur.

De Mackenzie stollingsgebeurtenissen in Canada vertegenwoordigen een van de meest wijdverbreide episoden van mafisch magmatisme op de continenten. De mafische gesteenten bestaan uit de Coppermine River en Ekalulia vloedbasalten (>140.000 km3), de Muskox gelaagde intrusie en de spectaculaire Mackenzie dijkenzwerm die vanuit de Coronation Gulf over een afstand van meer dan 2.400 km over het noordwesten van Canada uitwaaiert. De Muskox-intrusie en de Mackenzie-dijken zijn gedateerd met behulp van de U-Pb-methode, waarbij gebruik is gemaakt van sporen van zirkoon of baddeleyiet (ZrO2) met ouderdommen van respectievelijk 1270 ± 4 en 1267 ± 2 Ma BP (LeCheminant en Heaman, 1989). De vloedbasalten uit die tijd komen voor in het zuidelijke deel van een grote cirkelvormige vlek met een diameter van meer dan 500 km, waarvan een deel van de omtrek de Kroningsgolf zelf omgeeft. Sears en Alt (1992) stelden onlangs voor dat dergelijke Proterozoïsche mafische magmatismen en gelaagde intrusies wijzen op inslag. De associatie van snel uitgebarsten vloedbasalten, een gelaagde intrusie bedekt met granofyre (gesmolten korstgesteenten?) en uitstralende dykes, met een grote cirkelvormige structuur ondersteunt het idee dat het magmatisme kan zijn ontstaan door een grote inslag in het Midden Proterozoïcum (D. Hyndman, persoonlijke mededeling). Maar ondanks deze suggestieve verbanden wordt de geologische consensus het best samengevat door de recente uitspraak van Melosh (1989) dat, “er tot op heden geen hard bewijs is dat inslagen vulkanisme kunnen induceren.”