Flood Basalt

Vulcanism indus de impact?

Basaltele de inundație continentale cu volume de ≥106 km3 sunt cele mai mari revărsări cunoscute de magmă bazaltică și studii recente sugerează că erupțiile sunt evenimente bruște, de scurtă durată, în care întregul volum de lavă este erupt într-o serie de fluxuri uriașe pe o perioadă de câteva sute de mii până la câteva milioane de ani. Deși convergența dovezilor sugerează că unele (și posibil toate) evenimentele de extincție semnificative sunt corelate cu impacturi extraterestre, datele K-Ar și alte date de vârstă compilate de Rampino și Stothers (1988) au arătat o corelație între extincțiile în masă și momentele erupțiilor continentale de bazalt inundabil din ultimii 250 Ma.

Studiile stratigrafice din India plasează acum erupțiile Deccan în apropierea limitei K/T definite paleontologic, iar erupțiile ar fi putut dura doar ∼250.000 de ani (Courtillot et al., 1986). Cel mai recent studiu direct al lavelor Deccan în relație cu schimbările foraminiferelor la granița K/T din India (Jaiprakash et al., 1993) sugerează că primele curgeri au fost erupte la începutul schimbărilor faunistice de la graniță; primele intertrapeole conțin zone foraminifere care încep până la ∼350.000 de ani deasupra graniței K/T canonice, în timp ce cea mai timpurie zonă terțiară pare să lipsească; iar ultimele curgeri par să fi avut loc la aproximativ 500.000 de ani după graniță. Jaiprakash et al. (1993) consemnează că, în cadrul rezoluției stratigrafice a studiului, toate foraminiferele planctonice cretacice au dispărut înainte sau în intervalul de tranziție K/T marcat de primele curgeri.

Impactele suficient de mari pentru a forma cratere cu diametrul ≥100 km, erupțiile și extincțiile de bazalt de inundație, sunt evenimente geologice de ordinul întâi care se pare că au loc o dată la câteva zeci de milioane de ani. Asocierea strânsă și recurentă în timp a acestor evenimente majore pe parcursul a cel puțin ultimelor 250 Ma sugerează că acestea sunt legate (Rampino și Stothers, 1988), iar testele statistice recente ale corelației prezintă o semnificație statistică de > 98% (Stothers, 1993).

Se estimează că impactul asteroizilor sau cometelor cu diametrul de 10 km produce cutremure cu magnitudinea Richter de ∼12, cu unde terestre de mare amplitudine la mii de kilometri de la locul impactului, care ar putea fractura profund și perturba litosfera și mantaua superioară. Rampino (1987) a evidențiat un posibil mecanism de inducere a erupțiilor de bazalt de inundație la sau în apropierea locurilor de impacturi mari prin fracturarea litosferei și topirea cu eliberare de presiune în mantaua superioară. Calculele sugerează că impacturile mari (impactori cu diametrul ≥10 km) ar putea excava cavități tranzitorii inițiale suficient de adânci pentru a duce la topirea prin decompresie în mantaua superioară, cu vulcanismul de inundații de bazalt care ar urma de-a lungul fracturilor profunde induse de impact care au pătruns în litosferă.

White și McKenzie (1988) au ridicat obiecții la modelul de impact-volcanism, arătând studii teoretice care sugerau că volumele mari de topitură bazaltică ar putea fi produse numai prin topirea prin decompresie a mantalei anormal de calde (McKenzie și Bickle, 1988), așa cum s-a dedus că ar exista în principal în regiunile cu diametrul de 2.000 km de umflături de puncte fierbinți presupuse peste capetele de coloană mantală propuse. Prin urmare, ei au dedus că impacturile ar trebui să lovească în mod preferențial aceste zone pentru a declanșa vulcanismul de bazalt de inundație, ceea ce au considerat foarte puțin probabil. Cu toate acestea, calculele au arătat că umflăturile de pete fierbinți cu diametrul de 2.000 km legate de cele 40 până la ∼100 de pete fierbinți actuale estimate ar acoperi o porțiune semnificativă a Pământului (50 ± 25%), ceea ce face ca impactul în mantaua anormal de caldă să fie surprinzător de probabil și, prin urmare, s-a concluzionat că impacturile asteroizilor mari sau ale cometelor ar putea fi responsabile pentru inițierea sau declanșarea vulcanismului de inundație a bazaltului și, probabil, a erupțiilor de pete fierbinți, deși acest lucru trebuie considerat destul de speculativ în prezent (Rampino și Stothers, 1988). Mai mult, vulcanismul ar putea fi indus de fracturarea litosferică la antipozii marilor situri de impact, iar erupțiile din Deccan și Siberia s-ar putea să fi avut loc în apropierea antipodurilor reconstituite ale siturilor de impact Chicxulub și, respectiv, ale siturilor de impact propuse pentru Falkland (Rampino și Caldeira, 1992).

Dovezile tomografice seismice sugerează în prezent că ∼50% din mantaua superioară globală este caldă (posibil din cauza unor ample creșteri ale mantalei, a încălzirii în interiorul mantalei sau prin izolarea mantalei superioare de către fosta litosferă continentală) (Anderson et al, 1992), oferind condiții de temperatură în care impacturile mari ar putea duce la o topire prin decompresiune semnificativă. Într-un model de punct fierbinte indus de impact, activitatea continuă ar putea fi rezultatul unei combinații între încălzirea prin impact și perturbarea de lungă durată a geotermelor mantalei.

Exemple de posibil vulcanism legat de impact pot fi găsite în istoria anterioară a Pământului, de exemplu în Vredefort Dome și Bushveld Complex din Africa de Sud, care au fost interpretate ca bazine de impact mari (∼400 km în diametru) create cu aproximativ 2 miliarde de ani în urmă (Elston și Twist, 1990). În cadrul Bushveld, rocile mafice apar în complexe inelare suprapuse în jurul ridicării centrale a bazinului (rocile mafice stratificate sunt aparent absente din partea centrală a complexului). Elston și Twist (1990) le interpretează ca fiind topiri ale mantalei induse de fracturarea inelară profundă legată de structura de impact.

Evenimentele magmatice Mackenzie din Canada reprezintă unul dintre cele mai răspândite episoade de magmatism mafic de pe continente. Rocile mafice constau din bazaltele de inundație Coppermine River și Ekalulia (>140.000 km3), intruziunea stratificată Muskox și spectaculosul roi de diguri Mackenzie care radiază din Golful Coronation prin nord-vestul Canadei pe o distanță de peste 2.400 km. Intruzia Muskox și digurile Mackenzie au fost datate prin metoda U-Pb folosind urme de zirconiu sau baddeleyit (ZrO2) cu vârste de 1270 ± 4 și, respectiv, 1267 ± 2 Ma BP (LeCheminant și Heaman, 1989). Bazaltele de inundație contemporane apar în partea sudică a unei caracteristici circulare mari, cu un diametru de peste 500 km, o parte din perimetrul său conturând chiar Golful Încoronării. Sears și Alt (1992) au propus recent că un astfel de magmatism mafic proterozoic și intruziuni stratificate indică un impact. Asocierea bazaltelor de inundație erupte rapid, a unei intruziuni stratificate acoperite de granophyre (roci crustale topite?) și a dyke-urilor radiante, cu o structură circulară de mari dimensiuni susține ideea că magmatismul ar fi putut fi generat de un impact mare în Proterozoicul mijlociu (D. Hyndman, comunicare personală). Cu toate acestea, în ciuda acestor relații sugestive, consensul geologic este cel mai bine sintetizat de declarația recentă a lui Melosh (1989) că, „până în prezent, nu există dovezi ferme că impacturile pot induce vulcanism.”

.