17 juli 2020 - Door het optillen van basalt aan de Columbia-rivier hebben onderzoekers van de Universiteit van Oregon beter begrepen hoe magma 14-16 miljoen jaar geleden de regio heeft gevormd en waarom de broeikasgassen die vrijkomen tijdens een reeks vulkaanuitbarstingen geen wereldwijde uitstervingsgebeurtenis hebben veroorzaakt.

De inzichten, gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , werden ontleend aan analyses van zuurstof- en waterstofisotopen in aardkorstmateriaal, een mix van magma en originele rotsen, die nu wordt blootgelegd door geologische opheffing en erosie.

De Columbia River Flood Basalts vertegenwoordigen de jongste continentale vloedbasaltprovincie op aarde en een van de best bewaarde. Het beslaat ongeveer 210, 000 vierkante kilometer, die zich uitstrekt van het oosten van Oregon en Washington tot het westen van Idaho en een deel van het noorden van Nevada.

Cruciaal voor het onderzoek waren 27 monsters van 22 verschillende dijken - muurachtige magma-lichamen die tijdens de uitbarstingen door het met dekzeilen bedekte lavastroomlandschap sneden. Een 10 meter dikke voedingsdijk in de Wallowa batholiet, gevormd uit een mengsel van basaltisch magma en graniet 16 miljoen jaar geleden, bijvoorbeeld, waarschijnlijk tot zeven jaar als een magmakanaal fungeerde. Het vormde een van de grootste lavastromen aan het oppervlak en veranderde ongeveer 100 meter van het omringende gesteente chemisch.

"We ontdekten dat wanneer heet basaltisch magma de korst binnendrong, het grondwater kookte en alles in en nabij zijn pad vervluchtigde, het veroorzaken van chemische en isotopische veranderingen in de rotsen en het vrijkomen van broeikasgassen, " zei Ilya Bindeman, een professor bij de afdeling Aardwetenschappen, die de studie leidde.

collectief, de effecten van de verwarming in het overstromingsbasaltgebied kunnen ongeveer 150 jaar hebben geduurd nadat magma stopte met stromen, bouwen aan het landschap dat vandaag de dag zichtbaar is in de hele regio, concludeerde het zevenkoppige onderzoeksteam uit drie landen.

"De basaltstenen van de Columbia-rivier die ons zo dierbaar zijn in de Pacific Northwest, "Zei Bindeman. "Ze zijn nu opgetild en geërodeerd tot het niveau waarop we de contacten van deze basalt met de vorige rotsen kunnen proeven. Hetzelfde proces vindt tegenwoordig elk uur en overal plaats onder midoceanische ruggen en ook op continenten. Door deze niet-zo-oude rotsen te bestuderen, hebben we geleerd wat er onder onze voeten gebeurt."

Computermodellering gedaan met de chemische gegevens suggereert dat de hydrothermische verwarming van de oorspronkelijke metasedimentaire gesteenten van de regio - een metamorf gesteente gevormd door de afzetting en stolling van sediment - en relatief lage niveaus van organisch materiaal dat door de uitbarstingen is aangetast, de afgifte van ongeveer 18 gigaton koolstofdioxide en methaan. Een gigaton is gelijk aan een miljard ton.

De individuele basaltuitbarstingen van de Columbia River waren elk 10 tot 100 keer groter dan de grootste historisch ervaren uitbarstingen van de IJslandse vulkaanuitbarstingen Eldgja en Laki in de jaren 934 en 1783, respectievelijk, opgemerkt studie co-auteur Leif Karlstrom, een professor in de aardwetenschappen, die samen met Bindeman lid is van het Oregon Center for Volcanology.

De Laki-uitbarsting, die duizenden mensen doodde, vulkanisch afgeleide broeikasgassen vrijmaakten die een jaar zonder zomer produceerden, gevolgd door een warm jaar in Europa en Noord-Amerika, zei Karlström.

Terwijl de uitbarstingen van de Columbia-rivier 210 vrijgaven, 000 kubieke kilometer basaltisch magma gedurende 1,5 miljoen jaar, wat leidt tot wereldwijde klimaateffecten, concludeerden de onderzoekers, ze veroorzaakten geen massale uitstervingen zoals die veroorzaakt door uitbarstingen over een vergelijkbare tijdschaal ongeveer 250 miljoen jaar geleden die de Siberische vallen vormden.

Het verschil, het onderzoeksteam theoretiseerde, is in de geologie van de regio's. De basaltuitbarstingen van de Columbia River vonden plaats in stollingskorst die lage niveaus van organisch materiaal bevatte dat vrij kon komen door hydrothermische verwarming. Uitbarstingen in de Siberische vallen vonden plaats in sedimentair gesteente dat rijk is aan organische stoffen.

Hoewel de nieuwe bevindingen suggereren dat een vergelijkbare grondwatercirculatie op regionale schaal rond dijken een kenmerk is van vulkanisme in vloedbasalt wereldwijd, merkten de onderzoekers op, de gevolgen zijn op grote schaal niet altijd catastrofaal.

In het basalt van de Columbia River en de waarschijnlijk gerelateerde Yellowstone-hotspot, hydrothermische circulatie manifesteert zich als subtiele isotopische signalen, een uitputting van zuurstofisotopen, in de rotsen, vond het onderzoeksteam.