Кіріспе
Базальт лавасының өте үлкен көлемді жарылысы
Су тасқыны базальты (немесе плато базальты) – жердің кең аумағын немесе мұхит түбін базальт лавасымен жабатын алып жанартау жарылысының немесе жарылыстар тізбегінің нәтижесі. Көптеген су тасқыны базальттары мантия қаусыны арқылы Жер бетіне жеткен ыстық нүктенің пайда болуымен байланысты. Үндістанның Декан тұзақтары сияқты су тасқыны базальтты провинциялары швед тіліндегі "баспалдақ" деген мағына беретін "trappa" сөзінен шыққан тұзақтар деп аталады, себебі көптеген байланысты ландшафттардың ерекше баспалдақ тәрізді жер бедері бар. Майкл Р. Рампино мен Ричард Стотерс (1988) соңғы 250 миллион жылда болған он бір түрлі су тасқыны базальтты эпизодты атап көрсетті, олар үлкен магмалық провинцияларды, лавалық платоларды және тау тізбектерін құрады. Дегенмен, үлкен Онтонг Ява платосы және Чилкотин тобы сияқты басқа да аймақтар анықталды, бірақ соңғысы Колумбия өзенінің базальттық тобымен байланысты болуы мүмкін. Үлкен магмалық провинциялар бес жаппай жойылу оқиғасымен байланысты және олар болидтердің соқтығысуымен де байланысты болуы мүмкін.
Сипаттама
Су тасқыны базальттары – барлық эффузивті магмалық тау жыныстарының ішіндегі ең көп көлемділері. Олар геологиялық жазбаларда кездесетін базальтті тау жыныстарының үлкен жиынтығын құрайды. Бұл жарылыстар басқа барлық вулканизм түрлерінен геологиялық тұрғыдан қысқа уақыт аралығында шығарылған лаваның өте көп мөлшерімен ерекшеленеді. Бір су тасқыны базальты облысы миллион жылдан кем уақыт ішінде жарылған жүздеген мың куб километр базальтты қамтуы мүмкін, мұндағы әрбір жеке жарылыс жүздеген куб километр базальтты шығарады. Бұл өте ағын базальт лавасы бастапқы жерінен жүздеген километрге таралып, ондаған мың шаршы километр аумақты жабуы мүмкін. Бір-бірінен кейін болатын жарылыстар қалың, көбінесе көлденең ағындардың жиынтығын құрайды, олар кең аумақтарда жылдамдықпен жарылып, аймақтық масштабта жер бетін лавамен жабады. Олардың кремний құрамы шамамен 52% құрайды. Магний саны (жалпы темір және магний құрамындағы магнийдің моль пайыздық үлесі) шамамен 55-ке тең, ал әдеттегі MORB үшін 60-қа тең. Сирек кездесетін элементтердің молдығының үлгілері бастапқы (алғашқы) магманың Жер мантиясының дерлік өзгерилмеген тау жынысынан пайда болғанын көрсетеді; яғни, ол гранатқа бай мантия тау жынысы болды және одан бұрын аз ғана магма бөлініп алынған. Су тасқыны базальттарындағы плагиоклаз бен оливиннің химиясы магманың Жер қабығының балқыған тау жыныстарымен аздап ластанғанын, бірақ кейбір жоғары температуралы минералдардың жер бетіне жеткенге дейін кристалданып қалғанын көрсетеді. Басқаша айтқанда, су тасқыны базальты орташа деңгейде дамыған. Алайда, стронций изотоптарының арақатынасы LPT магмасының балқыған қабықпен көбірек ластануынан туындауы мүмкін екенін көрсетеді.
Құрылу
Су тасқыны базальттарының пайда болу теориялары, осындай зор көлемдегі магманың қысқа мерзім ішінде лава ретінде қалай пайда болып, жарылатынын түсіндіруі керек. Олар сондай-ақ геологиялық уақыттың барлық кезеңінде жарылған су тасқыны базальттарының ұқсас құрамын және тектоникалық жағдайларын, сондай-ақ су тасқыны базальтты лаваның қатып қалмас бұрын жарықшалардан (жарылу ошақтарынан) ұзақ қашықтыққа таралу қабілетін де түсіндіруі тиіс.
Ерігенді пайда ету
Магманың мұндай көп мөлшерінің қысқа мерзім ішінде пайда болуы үшін зор мөлшерде жылу қажет. Бұл жылудың көзі – Жердің литосферасының (оның қатты сыртқы қабығының) негізіне соқтығысқан мантиялық қалыңдық деп кеңінен есептеледі. Бұл қалыңдық литосфераның астындағы, Жердің тереңінен жоғары қарай иілгіш түрде жылжитын астеносфераның ерекше ыстық мантиялық тау жыныстарынан тұрады. Ыстық астеносфера литосфераны қалыңдықтың үстінен жарып, қалыңдық басының декомпрессиялық балқуынан пайда болған магманың жер бетіне жол табуына мүмкіндік береді. Су тасқыны базальттарының терең эрозиясынан ашылған параллель дикелердің шоғырлары қыртыстың айтарлықтай созылуын көрсетеді. Батыс Шотландия мен Исландиядағы дикелерде 5%-ға дейін созылу байқалады. Көптеген су тасқыны базальттары рифтік аңғарлармен байланысты, пассивті континенттік плиталардың шеттерінде орналасқан немесе аулакогендерге (континенттік рифтілік басталатын үштік қиылыстардың сәтсіз тармақтары) дейін созылады. Континенттердегі су тасқыны базальттары көбінесе мұхит бассейндеріндегі ыстық нүктелік вулканизммен үйлеседі. Оңтүстік Америка мен Африкада Атлант мұхитының қарама-қарсы жақтарында орналасқан Парана және Этендека тұзақтары Оңтүстік Атлант мұхиты ашылған шамамен 125 миллион жыл бұрын пайда болды, ал екінші, кішігірім су тасқыны базальттары Солтүстік Атлант мұхиты ашылған кезде Солтүстік Американың шығысындағы Триас-Юра шекарасына жақын жерде қалыптасты. Алайда, Солтүстік Атлант мұхитындағы су тасқыны базальттары ешқандай ыстық нүктелер іздерімен байланысты емес, бірақ бүкіл дивергенттік шекара бойымен тең бөлінген сияқты. Су тасқыны базальттары көбінесе шөгінділермен, әдетте қызыл түсті шөгінділермен қабаттасады. Шөгінділердің жиналуы алғашқы су тасқыны базальт жарылыстарынан бұрын басталады, сондықтан жер бетінің төмендеуі және қыртыстың жұқаруы су тасқыны базальттық белсенділігінің алғышарттары болып табылады. Базальт атылған кезде жер бетінің төмендеуі жалғасады, сондықтан ескі қабаттар көбінесе теңіз деңгейінен төмен орналасқан. Пассивті континенттік шеттердегі тереңдегі базальттық қабаттар (төмен қарай бағытталған рефлекторлар) рефлекциялық сейсмология арқылы анықталды.
Жер бетіне көтерілу
Су тасқыны базальттарының құрамы магманың жер бетіне жету механизмдерін көрсетеді. Жоғарғы мантияда пайда болған бастапқы балқыма (алғашқы балқыма) кварц толеиттерінің құрамымен сәйкес келе алмайды, себебі кварц толеиттері магнийге қарағанда темірге тым бай, олар әдеттегі мантиялық тау жыныстарымен тепе-теңдікте қалыптасу үшін осыған ұқсас болуы керек. Бастапқы балқыма пикрит базальтының құрамына ие болуы мүмкін, бірақ пикрит базальты су тасқыны базальт аймақтарында сирек кездеседі. Мүмкін, бастапқы балқыма мантия-қабық шекарасына жеткенде тоқталып қалады, онда төмен тығыздықтағы қабық тау жынысына ену үшін жеткілікті итеру күші болмайды. Толеиттік магма дифференциацияланғанда (магмадан жоғары температуралы минералдардың кристалдануы мен шөгуі салдарынан құрамы өзгереді), оның тығыздығы шамамен 60 магний санына жеткенде ең төменгі деңгейге жетеді, бұл су тасқыны базальттарына тән. Бұл итеру күшін қалпына келтіреді және магманың жер бетіне саяхатын аяқтауына мүмкіндік береді, сонымен қатар су тасқыны базальттарының басым бөлігі кварц толеиттерінен тұратынын түсіндіреді. Алғашқы магманың жартысынан астамы төменгі қабықта бөгеттер мен қабаттар жүйесінде жиналады. Магма жоғары көтерілгенде, қысымның төмендеуі сұйықтық температурасын да төмендетеді, яғни магма толығымен сұйық күйде болады. Бұл жарылған су тасқыны базальттарындағы фенокристтердің болмауына себеп болуы мүмкін. Қатты оливин, аугит және плагиоклаз қоспасының резорбциясы (балқымаға қайта сіңуі) – фенокристтер ретінде пайда болуы мүмкін жоғары температуралы минералдар – құралымды кварц толеитіне жақындатуға және итеру күшін сақтауға көмектеседі.
Жарылыс
Магма жер бетіне жеткенде, жергілікті жер бетін тез жабады, тіпті жергілікті топографияны су басады. Бұл, ішінара, экструзияның жоғары жылдамдығынан (жарықшаның әр километріне тәулігіне бір куб километрден астам) және базальт лавасының салыстырмалы түрде төмен тұтқырлығынан болады. Дегенмен, жекелеген тасқын базальт ағындарының көлденеңіне таралуы, осыншалық мөлшердегі және сұйық лава үшін де таң қалдырады. Лаваның қатты жылу оқшаулағыш қабық астында жылжуымен, оны ыстық және жылдам қозғалмалы күйде ұстап тұратын инфляция процесі арқылы таралуы мүмкін. Колумбия өзенінің жазығындағы Гинкго ағынының зерттеулері көрсеткендей, лава температурасы тек 0,8 градусқа төмендеген. Бұл лаваның беткі қабықпен жылу оқшауланғанын және ағынның ламинарлық болғанын, осылайша ағынның жоғарғы және төменгі қабаттарымен жылу алмасуын азайтатынын көрсетеді. Гинкго ағыны алты күн ішінде 500 км қашықтыққа жылжуы болжамдалған (сағатына шамамен 3,5 км жылдамдықпен). Тасқын базальт аймандарының жарылыстары эпизодтық сипатта болады, және әрбір эпизодтың өзіне тән химиялық белгілері бар. Бір жарылыс эпизоды ішінде лаваның уақыт өте келе кремнийге байып, сілтілі болуға бейімділігі бар, бірақ эпизодтар арасында тұрақты үрдіс байқалмайды.
Үлкен магмалық аймақтар
Үлкен магмалық аймақтар (LIP) бастапқыда геологиялық тұрғыдан өте қысқа мерзімде, негізінен базальттан тұратын, үлкен көлемдегі шығарылым ретінде анықталған. Бұл анықтама ең төменгі өлшем, ұзақтық, петрогенез немесе жағдай туралы нақтыламады. Классификацияны жаңадан жетілдіруге жасалған тыраш өлшем мен жағдайға бағытталған. LIP-тер әдетте кең аумақтарды жабады, ал магматизмнің көп бөлігі 1 миллион жылдан аз уақыт ішінде жүзеге асады. Мұхит бассейндеріндегі маңызды LIP-терге мұхиттық жанартаулық платолар (OP) және жанартаулық пассивті континенттік шеттері кіреді. Мұхиттық тасқын базальттары – кейбір зерттеушілердің пікірінше, морфологиялық плато құрамайтындықтан, тегіс беткейлі немесе теңіз түбінен 200 метрден артық биіктеп тұрмайтындықтан мұхиттық платолардан ерекшеленетін LIP-тер. Мысалдарға Кариб теңізі, Науру, Шығыс Мариан және Пигафетта провинциялары жатады. Континенттік тасқын базальттары (CFB) немесе плато базальттары – үлкен магмалық провинциялардың континенттік көрінісі болып табылады.
Әсері
Су тасқыны базальттары континенттік қабықтың өсуіне маңызды үлес қосады. Бұл сонымен қатар қатаң оқиғалар, олар геологиялық жазбада көптеген жаппай жойылуларға себеп болған болуы мүмкін.
Жер қыртысының түзілуі
Уақыт бойынша орташаланған тасқын базальттарының шығарылуы мұхиттың ортасындағы қырқаларда лаваның шығарылу жылдамдығымен салыстыруға болады және ыстық дақтардың шығарылу жылдамдығынан әлдеқайда жоғары. Дегенмен, мұхиттың ортасындағы қырқалардағы шығарылу салыстырмалы түрде тұрақты, ал тасқын базальттарының шығарылуы өте эпизодтық. Тасқын базальттары жыл сайын жаңа континенттік қабықтың бір бөлігін жасайды, ал мұхиттық платоларды құрайтын жарылыстар жыл сайын қабықтың белгілі бір көлемін шығарады. Тасқын базальттардың эпизодтары кезінде пайда болған жаңа қабықтың көп бөлігі астыңғы қабаттар түрінде қалыптасады, ал бастапқы магманың жартысынан астамы қабықтың табанындағы сілдерде кристалданып жинақталады. Сол сияқты, Перм-триас шекарасындағы, триас-юра шекарасындағы және юраның тоарциан дәуіріндегі жаппай жойылу оқиғалары Сібірдегі ірі магмалық провинциялардың, Орталық Атлантика магмалық провинциясының және Кару-Феррар тасқын базальтының жасымен сәйкес келеді. Тасқын базальттарының әсерін тарихи ірі жарылыстармен салыстыру арқылы оның масштабын түсінуге болады. 1783 жылғы Лакагигар жарылысы тарихи жазбадағы ең ірісі болды, ол Исландия малдарының 75%-ын және халықтың төрттен бірін жойды. Алайда, бұл жарылыс тек лава шығарды, бұл Колумбия өзені платосының Роза мүшесімен (эоценнің ортасында болған, кемінде лава қамтыған) салыстырғанда өте аз көлемді. Әрбір құбыр 160 триллион тоннаға дейін көмірқышқыл газы мен 46 триллион тонна метан шығарды. Көмір жанып, пайда болған күлінен уытты хром, мырыш, сынап және қорғасын Солтүстік Канадаға тарады. Магмамен қыздырылған тұзды қабаттар хлорсутек қышқылын, метилхлоридті және метилбромидті бөліп шығарды, бұл озон қабатын бұзып, ультракүлгін сәулелерден қорғауды 85%-ға дейін азайтты. Сонымен қатар, 5 триллион тоннадан астам күкірт диоксиді шығарылды. Көмірқышқыл газының арқасында экстремалды парниктік эффект пайда болды, нәтижесінде жаһандық мұхит суының орташа температурасы 38 °C-қа (100 °F) жетті, бұл геологиялық жазбадағы ең жоғары көрсеткіш. Температура 32 °C-қа (90 °F) төмендеуіне тағы 5,1 миллион жыл кетті. Мұндай жоғары температуралар теңіз организмдерінің көпшілігі үшін өлімге алып келеді, ал құрлықтағы өсімдіктер 35 °C-тан (95 °F) жоғары температурада фотосинтезді жалғастыруда қиындыққа тап болады. Жердің экваторлық аймағы өлі аймаққа айналды. Дегенмен, барлық ірі магмалық провинциялар жойылу оқиғаларымен байланысты емес. Тасқын базальтының қалыптасуы мен әсері континенттік конфигурация, ендік, көлем, жылдамдық, жарылыс ұзақтығы, стилі және орналасуы (континенттік немесе мұхиттық), бұрыннан бар климат және биотаның өзгеріске төзімділігі сияқты факторлардың жиынтығына байланысты.
Күн жүйесінің басқа жерлері
Топан су базальттары Күн жүйесіндегі басқа планеталар мен айлардағы магматизмнің басым түрі болып табылады. Ай бетіндегі мариялар пикриттік базальттан тұратын топан су базальттары деп сипатталған. Жекелеген жанасу эпизодтары көлемі жағынан Жердегі топан су базальттарына ұқсас болған, бірақ олардың арасында әлдеқайда ұзақ үзілістер болған және олар, әдетте, басқа механизмдер арқылы пайда болған. Марста кең аумақты топан су базальттары болуы мүмкін.
Қолданылуы
Қақпақ тас – барлық тау жыныстарының арасында ең төзімді құрылыс материалы, себебі бір-бірімен байланысқан кристалдары ретсіз орналасқан.