Жер бетіндегі ең ірі құрлықтық магмалық провинциясы
Central Atlantic magmatic province
Үлкен магмалық провинция: CAMP – Жердегі ең ірі құрлықтық магмалық провинция, 11 млн км² аумақты қамтиды. Палеозой дәуірінде пайда болған базальттар, Пангеяның бөлінуіне себеп болды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жер бетіндегі ең ірі құрлықтық магмалық облыс
Largest continental igneous province on Earth
Орталық Атлантикалық магмалық облысы (CAMP) – шамамен 11 миллион км² аумақты алып жатқан Жер бетіндегі ең ірі құрлықтық ірі магмалық облыс. Ол негізінен Мезозой дәуірінде, Триас кезеңінің соңы мен Юра кезеңінің басында Пангеяның ыдырауына дейін пайда болған базальттен тұрады. Пангеяның кейін ыдырауы Атлант мұхитын құрды, бірақ жаппай магмалық көтерілу базальттық дикелер, сілдер және лавалардың мұрасын қалдырды, олар қазіргі Солтүстік Атлантика мұхитының ортасындағы кең аумаққа тараған, соның ішінде Солтүстік-батыс Африка, Оңтүстік-батыс Еуропа, сондай-ақ Солтүстік-шығыс Оңтүстік Америка және Оңтүстік-шығыс Солтүстік Америкада (құрлықтық толеиттік базальттар ауадағы ағындар мен интрузивті денелерде кездеседі). CAMP атауын және аббревиатурасын Андреа Марзоли ұсынды (Marzoli et al., 1999 ж.) және Америка геофизикалық одағының 1999 жылғы көктемгі жиналысында өткен симпозиумда қабылданды. CAMP жанартаулық жарылыстары шамамен 201 миллион жыл бұрын болды және ~600,000 жылдан астам уақытқа созылған төрт импульсқа бөлінді. Нәтижесінде пайда болған ірі магмалық облыс Жер бетіндегі ең кең аумақты облыс болып табылады. Магма ағынының көлемі екі мен алты миллион куб километр аралығында, оны ең көлемділердің бірі етеді. Бұл геологиялық оқиға Триас-Юра жойылу оқиғасымен байланысты.
The Central Atlantic magmatic province (CAMP) is the Earth's largest continental large igneous province, covering an area of roughly 11 million km2. It is composed mainly of basalt that formed before Pangaea broke up in the Mesozoic Era, near the end of the Triassic and the beginning of the Jurassic periods. The subsequent breakup of Pangaea created the Atlantic Ocean, but the massive igneous upwelling provided a legacy of basaltic dikes, sills, and lavas now spread over a vast area around the present central North Atlantic Ocean, including large deposits in northwest Africa, southwest Europe, as well as northeast South America and southeast North America (found as continental tholeiitic basalts in subaerial flows and intrusive bodies). The name and CAMP acronym were proposed by Andrea Marzoli (Marzoli et al. 1999) and adopted at a symposium held at the 1999 Spring Meeting of the American Geophysical Union. The CAMP volcanic eruptions occurred about 201 million years ago and split into four pulses lasting for over ~600,000 years. The resulting large igneous province is, in area covered, the most extensive on Earth. The volume of magma flow of between two and six million cubic kilometres makes it one of the most voluminous as well. This geologic event is associated with the Triassic–Jurassic extinction event.
Қосылған магма ағындары
Бұл базальттардың арасындағы кейбір байланыстар бұрыннан белгілі болғанмен, 1988 жылы олар бір ірі су тасқыны базальты провинциясын құрайтыны анықталды. Бразилияның Амазонка өзенінің кең алқабында кездесетін, шамамен 200 миллион жыл бұрынғы (немесе ерте юра кезеңіне жатқан) және құрамы ұқсас (орташа Ti кварц толеит) базальттық интрузиялар 1999 жылы осы провинциямен байланыстырылды. CAMP қалдықтары төрт құрлықта (Африка, Еуропа, Солтүстік Америка және Оңтүстік Америка) табылды және олар Пангея суперконтинентінің ыдырауы кезінде Атлант мұхиты бассейнінің ашылуымен қатар пайда болған толеиттік базальттардан тұрады.
Although some connections among these basalts had long been recognized, in 1988 they were linked as constituting a single major flood basalt province. The basaltic sills of similar age (near 200 Ma, or earliest Jurassic) and composition (intermediate Ti quartz tholeiite) which occur across the vast Amazon River basin of Brazil were linked to the province in 1999. Remnants of CAMP have been identified on four continents (Africa, Europe, North America and South America) and consist of tholeiitic basalts formed during the opening of the Atlantic Ocean basin during the breakup of the Pangean supercontinent.
Географиялық аумағы
Провинция Пангеяның ішінде қазіргі Бразилияның орталық бөлігінен солтүстік-шығысқа қарай Батыс Африка, Иберия және Францияның солтүстік-батысына дейін, ал Батыс Африканың ішкі бөлігінен шығыс және Оңтүстік Солтүстік Америка арқылы батысқа қарай созылып жатыр деп сипатталған. Егер көлем бойынша ең үлкен провинция болмаса, КЕАМБ әлемдегі кез-келген континентальді ірі магмалық провинциядан шамамен үлкенірек аумақты қамтиды. CAMP тау жыныстарының көбі толеиттік құрамды, базальт ағындары сақталған шалқақ жерлермен, сондай-ақ диабаздық (долериттік) қабаттар немесе плиталар, кішкентай лополиттер және провинция бойынша бөгеттер кездеседі. Диклер ерекше құрамы мен бағыты бар өте ірі үйірлерде табылады. CAMP активтілігі Пангеяның Триас кезеңінің соңы мен ерте Юра кезеңінде жарылуымен байланысты, ал провинцияның үлкен көлемі, базальттың әртүрлілігі және CAMP магматизмінің қысқа мерзімі осындай магмалық құбылысты тудыратын және суперконтинентті жарылатын мантия процестері туралы ойларға жетелейді.
The province has been described as extending within Pangaea from present day central Brazil northeastward about across western Africa, Iberia, and northwestern France, and from the interior of western Africa westward for through eastern and southern North America. If not the largest province by volume, the CAMP certainly encompasses the greatest area known, roughly , of any continental large igneous province. Nearly all CAMP rocks are tholeiitic in composition, with widely separated areas where basalt flows are preserved, as well as large groups of diabase (dolerite) sills or sheets, small lopoliths, and dikes throughout the province. Dikes occur in very large individual swarms with particular compositions and orientations. CAMP activity is apparently related to the rifting and breakup of Pangaea during the Late Triassic through Early Jurassic periods, and the enormous province size, varieties of basalt, and brief time span of CAMP magmatism invite speculation about mantle processes that could produce such a magmatic event as well as rift a supercontinent.
Триас-Юра шекарасымен және осыған байланысты жаппай құрып кету оқиғасымен байланыс
2013 жылы КЭМП-тің триас дәуірінің соңындағы жаппай жойылумен байланысы, динозаврлардың құрлықта үстемдік құруына жағдай жасаған ірі жойылулармен бірге, одан да нығайып, нақтыланды. 2013 жылға дейін геохронологиялық даталардағы дәлдік жеткіліксіз болғандықтан, жанартаулық жарылыстардың маңызды климат өзгерістерімен сәйкес келетінін растау мүмкін болмады. Blackburn және авторлар тобы циркон-уран-қорғасын (U-Pb) әдісімен жасалған мерзімдеу арқылы, ең алғашқы жанартаулық белсенділік пен ірі популяциялардың жойылуы арасындағы тығыз синхрондылықты көрсетті. Олар магмалық жарылыстардың және олармен қатар жүрген атмосфералық өзгерістердің ~600,000 жылдан астам уақытқа созылған төрт кезеңге бөлінгенін анықтады. Осы зерттеулерге дейін екі гипотеза күресте болды. Бір гипотеза, негізінен, КЭМП лава ағындарының көрініс тапқан Мароккодағы триас-юра бассейндерін зерттеуге негізделсе, екіншісі Солтүстік Американың шығыс бассейндеріндегі триас дәуірінің соңындағы жойылу деректеріне және лава ағынындағы өте үлкен мөлшердегі палеосаңылаулардың (споралар), және омыртқалылардың қалдықтарына негізделген.
In 2013 the CAMP's connection to the end Triassic extinction, with major extinctions that enabled dinosaur domination of land, became more firmly established. Until 2013, the uncertainties in the geochronologic dates had been too coarse to confirm that the volcanic eruptions were correlated with major climate changes. The work by Blackburn et al. demonstrated a tight synchroneity between the earliest volcanism and extinction of large populations using zircon uranium lead (U Pb) dating. They further demonstrated that the magmatic eruptions as well as the accompanying atmospheric changes were split into four pulses lasting for over ~600,000 years. Before that integration, two hypotheses were in debate. One hypothesis was based especially on studies on Triassic Jurassic basins from Morocco where CAMP lava flows are outcropping, whereas the other was based on end Triassic extinction data from eastern North American basins and lava flows showing an extremely large turnover in fossil pollen, spores (sporomorphs), and vertebrates, respectively.
Изотоптық талдаулар
Жасы плагиоклаздың 40Ar/39Ar талдауы арқылы анықталды. Осы деректер төменгі және жоғарғы лава ағындарының, Марокконың орталық және солтүстік бөліктерінің арасындағы жастың (199,5±0,5 млн жыл) ешқандай айырмашылықты көрсетпейтінін анықтады. Сондықтан, КАМП – қарқынды, қысқа мерзімді магмалық құбылыс болды. Рецирренттік бірліктің базальттары аздап жас (орташа жасы: 197±1 млн жыл) және кейінгі оқиғаны көрсетеді. Сәйкесінше, жоғарғы және рецирренттік базальттар жергілікті жерлерде шамамен 80 метрге дейін жететін шөгінді қабатпен бөлінеді.
Ages were determined by 40Ar/39Ar analysis on plagioclase. These data show indistinguishable ages (199.5±0.5 Ma) from Lower to Upper lava flows, from central to northern Morocco. Therefore, CAMP was an intense, short magmatic event. Basalts of the Recurrent unit are slightly younger (mean age: 197±1 Ma) and represent a late event. Consistently, the Upper and Recurrent basalts are separated by a sedimentary layer that locally reaches a thickness of circa 80 m.
Магнит стратиграфиясы
Магнитстратиграфиялық деректерге сәйкес, Мароккодағы CAMP оқиғалары палеомагниттік бағыттарымен (деклаинация және инклинация) ерекшеленетін бес топқа бөлінді. Әр топ алдыңғы топқа қарағанда лава ағындарының саны аз (яғни, көлемі кіші). Бұл деректер олардың бес қысқа магмалық импульс пен жарылыс оқиғаларының нәтижесінде пайда болғанын көрсетеді, олардың әрқайсысы шамамен <400 (?) жылға созуы мүмкін. Барлық лава ағыны тізбегі қалыпты полярлықпен сипатталады, бірақ бір лава ағыны және Жоғары Атлас CAMP-тің екі бөлек бөліміндегі аралас қабатты әктас қысқаша палеомагниттік кері полярлықты көрсетті.
According to magnetostratigraphic data, the Moroccan CAMP events were divided into five groups, differing in paleomagnetic orientations (declination and inclination). Each group is composed by a smaller number of lava flows (i. e., a lower volume) than the preceding one. These data suggest that they were created by five short magma pulses and eruption events, each one possibly <400 (?) years long. All lava flow sequences are characterized by normal polarity, except for a brief paleomagnetic reversal yielded by one lava flow and by a localized interlayered limestone in two distinct section of the High Atlas CAMP.
Палинологиялық талдаулар
Төрт лава ағыны тізбегінің негізіндегі шөгінді қабаттардан алынған палинологиялық деректер КАМП-тың басталу уақытын анықтауға мүмкіндік береді, себебі лава ағыны жинағының төменгі жағында шөгінді үзілісінің немесе тектоникалық деформацияның белгілері жоқ. Осы базальды қабаттардағы палинологиялық жиынтық Триас кезеңінің соңына тән, Солтүстік Американың шығысындағы жоғарғы Триас шөгінді тау жыныстарына ұқсас. Лава ағындары арасындағы әктас қабаттарынан алынған үлгілер сенімді емес палинологиялық деректерді көрсетті. Бір әктас қабаты, жоғарыдан орталық Биік Атлас үстіңгі базальттарынан алынған, Триас кезеңінің соңғы кезеңіне тән палинологиялық жиынтықты қамтиды. Дегенмен, осы үлгідегі спороморфтар сирек және жақсы сақталмаған.
Palynological data from sedimentary layers samples at the base of four lava flow sequences constrain the onset of the CAMP, since there is no evidence of depositional hiatus or tectonic deformation at the bottom of the lava flow piles. The palynological assemblage observed in these basal layers is typical of Late Triassic age, similar to that of the uppermost Triassic sedimentary rocks of eastern North America. Samples from interlayered limestone in lava flows provided unreliable palynological data. One limestone bed from the top to the central High Atlas upper basalts yielded a Late Triassic palynological assemblage. However, the observed sporomorphs in this sample are rare and poorly preserved.
Қорытындылар
Осы деректердің барлығы Мароккодағы Орталық Атлантикалық магмалық провинциясының базальттық лава ағындары шамамен 200 миллион жыл бұрын атқылап, Триас-Юра шекарасын қамтығанын көрсетеді. Осылайша, осы магмалық құбылыс пен жаппай жойылуға әкелген Триас-Юра шекарасындағы климаттық және тіршілік әлемінің дағдарысы арасында байланыс болуы әбден мүмкін.
All of these data indicate that the basaltic lava flows of the Central Atlantic magmatic province in Morocco were erupted at c. 200 Ma and spanned the Tr J boundary. Thus, it is very possible that there is a connection between this magmatic event and the Tr J boundary climatic and biotic crisis that led to the mass extinction.
Солтүстік Американың шығысы
CAMP лава ағындарының Солтүстік Америка бөлігі Ньюарк, Калпепер, Хартфорд, Дирфилд алаптарында, яғни Жаңа Англиядағы (АҚШ) Ньюарк супергруппасында және Нова-Скотиядағы Фанди алабында (Канада) әртүрлі участаларда көрінеді. Бұл жерде CAMP сирек кездесетін оливин және кең таралған кварц нормативті базальттардан тұрады, олардың үлкен жайылмасы және максималды қалыңдығы 1 км-ге жетеді. Базальттық ағындар триас дәуірінің құрлықтық өзендік және көлді шөгінділерінің үстінде орналасқан. 40Ar/39Ar деректері (плагиоклаз бойынша) осы базальттық бірліктердің абсолютті жасы 198–200 млн жылға тең екенін көрсетеді, бұл магмалық құбылысты Триас-Юра (Tr J) шекарасына жақын екендігін нақтылайды. Сондықтан, оның осы шекараны кесіп өтетінін немесе жоқ екенін анықтау қажет: егер кесіп өтпесе, онда CAMP Триас дәуірінің соңғы жойылу оқиғасының себебі бола алмайды. Мысалы, паленологиялық, геохимиялық және магнитостратиграфиялық мәліметтерге сәйкес, CAMP Tr J шекарасынан кейін пайда болған.
The North American portion of the CAMP lava flows crop out in various sections in the basins of Newark, Culpeper, Hartford, Deerfield, i. e. the Newark Supergroup in New England (USA), and in the Fundy Basin in Nova Scotia (Canada). The CAMP is here constituted by rare olivine and common quartz normative basalts showing a great lateral extension and a maximum thickness up to 1 km. The basaltic flows occur on top of continental fluvial and lacustrine sedimentary units of Triassic age. 40Ar/39Ar data (on plagioclase) indicate for these basaltic units an absolute age of 198–200 Ma bringing this magmatic event undoubtedly close to the Triassic Jurassic (Tr J) boundary. Thus it is necessary to determine whether it straddles the boundary or not: if not, then the CAMP could not be a cause of the Late Triassic extinction event. For example, according to there are palynological, geochemical, and magnetostratigraphic evidences that the CAMP postdates the Tr J boundary.
Магнит стратиграфиясы
Ньюарк бассейнінде магниттік керілу (E23r) ең көне базальттардың астында және Tr-J шекарасы деп жорытқыланатын палинологиялық өзгеріспен шамамен бірдей деңгейде байқалады. Мароккода екі лава ағыны тізбегінде екі керілу анықталды. Марокко мен Ньюарк магнитостратиграфиясы арасындағы екі түрлі корреляция ұсынылды. Бұл зерттеулер Tr-J шекарасы Марокконың аралық базальт бірлігінің негізінде орналасқан төменгі кері полярлық деңгейден жоғары орналасқанын көрсетеді. Бұл екі деңгей Ньюарк бассейнінің E23r хронымен салыстырылуы мүмкін, сондықтан Солтүстік Американың CAMP базальттары Tr-J шекарасынан кейін пайда болған, ал Марокконың CAMP бөлігі триасс кезеңінде атқылаған. Алайда, бұл екі деңгей Ньюарк бассейні тізбегінде алынбаған ерте юраның кері полярлық аралықтары болуы мүмкін (Мароккода Ньюарк бассейніне қарағанда әлдеқайда көп лава ағындары бар), бірақ Францияның Париж бассейнінің ерте юра шөгінді тізбектерінде байқалады. Америкадағы кері полярлық аралықтар Солтүстік Тауда (Фанди бассейні, Нова-Шотландия) болуы мүмкін, тіпті бұл тізбектегі бұрынғы магнитостратиграфиялық талдаулар тек қалыпты полярлықты көрсеткенімен, немесе Фанди бассейнінің Скоттс-Бей мүшесінде, онда ешқашан үлгі алынбаған. Американың CAMP-інде кері полярлықты байқауға болатын жалғыз жер – Солтүстік Каролинадағы CAMP-ке байланысты (шамамен 200 миллион жыл бұрын) бөгет. Бұл бөгеттегі кері полярлық аралықтар триас кезеңінен кейінгі болуы мүмкін және Мароккодағы ұқсас оқиғалармен байланысты.
In the Newark Basin, a magnetic reversal (E23r) is observed just below the oldest basalts and more or less in the same position as a palynologic turnover, interpreted as the Tr J boundary. In Morocco, two reversals have been detected in two lava flow sequences. Two distinct correlations between the Moroccan and the Newark magnetostratigraphy have been proposed. suggest that the Tr J boundary is located above the lower reverse polarity level which is positioned more or less at the base of the Intermediate basalt unit of Morocco. These two levels can be correlated with chron E23r of the Newark Basin, therefore the North American CAMP Basalts postdate the Tr–J boundary whereas part of the Moroccan CAMP was erupted within the Triassic. Contrarily, propose that these two levels could be earliest Jurassic intervals of reverse polarity not sampled in the Newark Basin Sequence (many more lava flows are present in the Moroccan Succession than in the Newark Basin), but observed in Early Jurassic sedimentary sequences of the Paris Basin of France. Reverse polarity intervals in America could be present within North Mountain (Fundy basin, Nova Scotia) which are poorly sampled even if previous magnetostratigraphy analysis in this sequence showed only normal polarity, or in the Scots Bay Member of the Fundy basin which have never been sampled. There is only one outcrop in the CAMP of America where reverse polarity is observable: a CAMP–related (about 200 Ma) dike in North Carolina. suggest that reverse polarity intervals in this dike could be of post Triassic age and correlated with the same events in Morocco.
Палинологиялық талдаулар
ТрЖ шекарасы ресми түрде анықталмаған, бірақ көптеген зерттеушілер оны құрлықтық шөгінділерде Ovalipollis ovalis, Vallasporites ignatii және Patinasporites densus сияқты көрсететін таксондардың соңғы рет кездесуімен, ал теңіздік қималарда Psiloceras planorbis амонитінің алғашқы пайда болуымен байланыстырады. Ньюарк бассейнінде палинологиялық жаңару оқиғасы (сонымен қатар ТрЖ шекарасындағы жаппай жоғалу) CAMP лавасының ең көне ағындарының астында жүзеге асады. Бұл Фанди, Хартфорд және Дирфилд бассейндері үшін де дұрыс. Мароккодағы CAMP (Орталық Жоғары Атлас бассейні) қималарындағы ең көне базальт лава ағындарының астынан алынған шөгінді қабаттары триас таксондарынан (мысалы, P. densus) тұрады және осылайша кем дегенде ең төменгі лава ағындары триас периодына жатқызылды. Дегенмен, алынған шөгінді қабаттарының деформацияланғаны және кейбір қабаттардың жоғалып қалғаны (эрозияға ұшыраған немесе құрылымдық жағдайларға байланысты) екендігіне байланысты, басқаша түсіндіру ұсынылуда. Үстіңгі қабат базальттарынан жоғарыдағы шөгінді бірліктерде табылған триас тозаңдары қайтадан шөгінділенген болуы мүмкін, сондықтан олар толыққанды сенімді шектеу құрамайды.
The Tr J boundary is not officially defined, but most workers recognise it in continental strata by the last appearance of index taxa such as Ovalipollis ovalis, Vallasporites ignatii and Patinasporites densus or, in marine sections, by the first appearance of the ammonite Psiloceras planorbis. In the Newark basin the palynological turnover event (hence the Tr J boundary mass extinction) occurs below the oldest CAMP lava flows. The same can be said for the Fundy, Hartford and Deerfield Basins. In the investigated Moroccan CAMP sections (Central High Atlas Basin), sedimentary layers sampled immediately below the oldest basaltic lava flows, apparently contain Triassic taxa (e. g., P. densus), and were thus defined as Triassic in age as at least the lowest lava flows Still, a different interpretation is suggested by : the sampled sedimentary strata are quite deformed and this can mean that some sedimentary units could be lacking (eroded or structurally omitted). With respect to the Triassic pollens found in some sedimentary units above the Upper Unit basalts, they could have been reworked, so they don’t represent a completely reliable constraint.
Геохимиялық талдаулар
Солтүстік Американың CAMP лава ағындары геохимиялық тұрғыдан үш бірлікке бөлінеді: ескілері жоғары титанды кварц нормативті (HTQ) базальттар (TiO2 = 1,0–1,3 салмақлық%) ретінде жіктеледі; олардан кейін төмен титанды кварц нормативті (LTQ) базальттар (TiO2 = шамамен 0,8–1,3 салмақлық%) деп жіктелетін лава ағындары келеді; және соңғы, ең жас лава ағыны бірлігі жоғары титанды темір кварц нормативті (HTIQ) базальттар (TiO2 = 1,4–1,6 салмақлық%) ретінде жіктеледі. Титан, магний және кремний мазмұнына негізделген геохимиялық талдаулар Солтүстік Американың төменгі лава ағындары мен Марокконың CAMP төменгі бірлігі арасында белгілі бір корреляцияны көрсетеді, бұл Марокко базальттарының Tr-J шекарасынан кейін пайда болғанын растайды. Осы деректерге сәйкес, CAMP базальттарын Tr-J жаппай қырып жоюдың тікелей себептерінің қатарына жатқызуға болмайды.
CAMP lava flows of North America can be geochemically separated in three units: the older ones are classified as high titanium quartz normative (HTQ) basalts (TiO2 = 1.0 1.3 wt%); these are followed by lava flows classified as low titanium quartz normative (LTQ) basalts (TiO2 = ca. 0.8 1.3 wt%); and then by the youngest lava flow unit classified as high titanium iron quartz normative (HTIQ) basalts (TiO2 = 1.4 1.6 wt%). According to , geochemical analyses based upon titanium, magnesium and silicon contents show a certain correlation between the lower North American lava flows and the Lower Unit of the Moroccan CAMP, thus reinforcing the conclusion that the Moroccan basalts postdate the Tr J boundary. Therefore, according to these data, CAMP basalts should not be included among the direct causes of the Tr J mass extinction.