Введение
Крупнейшая континентальная магматическая провинция на Земле
Центрально-Атлантическая магматическая провинция (CAMP) – крупнейшая континентальная крупная магматическая провинция на Земле, занимающая площадь около 11 миллионов км². Она состоит главным образом из базальта, образовавшегося до распада Пангеи в мезозойскую эру, в конце триасового и начале юрского периодов. Последующий распад Пангеи привел к образованию Атлантического океана, но мощный магматический апвеллинг оставил наследие в виде базальтовых дамб, силлов и лавовых потоков, которые сейчас распространены на обширной территории вокруг современного центральной части Северо-Атлантического океана, включая крупные месторождения в северо-западной Африке, юго-западной Европе, а также в северо-восточной Южной Америке и юго-восточной Северной Америке (встречаются в виде континентальных толеитовых базальтов в надземных потоках и интрузивных телах). Название и аббревиатура CAMP были предложены Андреа Марзоли (Marzoli et al. 1999) и приняты на симпозиуме, прошедшем на весеннем собрании Американского геофизического союза в 1999 году. Вулканические извержения CAMP произошли около 201 миллиона лет назад и состояли из четырех импульсов, продолжавшихся более ~600 000 лет. Образовавшаяся в результате крупная магматическая провинция является самой обширной по площади на Земле. Объем изверженного магмы, составляющий от двух до шести миллионов кубических километров, делает ее одной из самых объемных. Это геологическое событие связано с триасово-юрским вымиранием.
Соединенные потоки магмы
Хотя некоторые связи между этими базальтами давно были установлены, в 1988 году их объединили как составляющие единую крупную провинцию излияний базальтов. Базальтовые интрузии сходного возраста (около 200 млн лет назад, или начало юрского периода) и состава (промежуточный Ti-содержащий кварцевый толеит), которые встречаются в обширном бассейне реки Амазонки в Бразилии, были присоединены к этой провинции в 1999 году. Остатки КАРП (CAMP) были идентифицированы на четырех континентах (Африка, Европа, Северная Америка и Южная Америка) и состоят из толеитовых базальтов, образовавшихся в процессе открытия Атлантического океана при распаде суперконтинента Пангея.
Географический охват
Провинция описывается как простирающаяся в пределах Пангеи от современной центральной Бразилии на северо-восток, охватывая западную Африку, Иберию и северо-западную Францию, а также от внутренних районов западной Африки на запад через восточную и южную Северную Америку. Если CAMP и не является крупнейшей по объему, то она, безусловно, охватывает самую большую известную площадь – приблизительно – среди всех континентальных крупных магматических провинций. Почти все породы CAMP имеют толеитовый состав, с широко разбросанными участками, где сохранились потоки базальта, а также крупными группами диабазовых (долеритовых) интрузий в виде порогов или листов, небольшими лополитами и жилами по всей провинции. Жилы встречаются в виде очень крупных отдельных роев с определенным составом и ориентацией. Активность CAMP, по-видимому, связана с рифтингом и распадом Пангеи в позднем триасе – ранней юре, а огромный размер провинции, разнообразие базальтов и короткий период магматизма CAMP побуждают к размышлениям о мантийных процессах, способных вызвать подобное магматическое событие и одновременно расколоть суперконтинент.
Связь с границей триаса-юры и связанным с этим событием массового вымирания
В 2013 году связь между CAMP и окончанием триасового периода вымирания, сопровождавшимся массовыми вымираниями, позволившими динозаврам доминировать на суше, была установлена более четко. До 2013 года погрешность в геохронологических датировках была слишком велика, чтобы подтвердить корреляцию между вулканическими извержениями и крупными климатическими изменениями. Работа Блэкберна и др. показала тесную синхронность между началом вулканизма и вымиранием крупных популяций, используя датировку уран-свинцом циркона (U-Pb). Они также показали, что магматические извержения и сопутствующие изменения в атмосфере происходили четырьмя импульсами, каждый из которых длился более 600 000 лет. До этого момента обсуждались две гипотезы. Одна из них основывалась главным образом на изучении триасово-юрских бассейнов Марокко, где выходят лавовые потоки CAMP, а другая – на данных о вымирании в конце триаса из восточных бассейнов Северной Америки и лавовых потоках, демонстрирующих резкие изменения в ископаемой пыльце, спорах (спороморфах) и позвоночных, соответственно.
Изотопные анализы
Возраст был определен с помощью анализа 40Ar/39Ar на плагиоклазе. Эти данные демонстрируют практически одинаковый возраст (199,5 ± 0,5 млн лет) для лавовых потоков от нижних до верхних, от центральной до северной части Марокко. Следовательно, CAMP был интенсивным и кратковременным магматическим событием. Базальты единицы Рекуррент немного моложе (средний возраст: 197 ± 1 млн лет) и представляют собой более позднее проявление. В соответствии с этим, верхние и базальты единицы Рекуррент разделены осадочным слоем, локально достигающим толщины около 80 м.
Магнитостратиграфия
Согласно магнитостратиграфическим данным, марокканские события CAMP были разделены на пять групп, различающихся палеомагнитными ориентациями (склонение и наклонение). Каждая группа состоит из меньшего количества лавовых потоков (то есть меньшего объема), чем предыдущая. Эти данные указывают на то, что они были сформированы пятью кратковременными магматическими импульсами и эпизодами извержений, каждый из которых, возможно, длился менее 400 (?) лет. Все последовательности лавовых потоков характеризуются нормальной полярностью, за исключением кратковременного палеомагнитного переполюса, зафиксированного в одном лавовом потоке и в локализованных прослоях известняка в двух различных разрезах High Atlas CAMP.
Палинологические анализы
Палинологические данные, полученные при анализе образцов осадочных слоев у основания четырех последовательностей лавовых потоков, позволяют ограничить время начала извержений CAMP, поскольку не обнаружено свидетельств о перерывах в осадконакоплении или тектонических деформациях у основания этих лавовых покровов. Палинологический комплекс, выявленный в этих базальных слоях, характерен для позднего триасового периода и аналогичен таковому в верхнетриасовых осадочных породах восточной Северной Америки. Образцы из прослоев известняка в лавовых потоках дали ненадежные палинологические данные. Одна прослойка известняка из верхней части центральных базальтов Высокого Атласа содержала палинологический комплекс позднего триасового возраста. Однако спороморфы, обнаруженные в этом образце, редки и плохо сохранились.
Выводы
Все эти данные указывают на то, что базальтовые лавовые потоки Центрально-Атлантической магматической провинции в Марокко извергались примерно 200 миллионов лет назад и охватывали границу триаса и юры. Таким образом, весьма вероятно, что существует связь между этим магматическим событием и климатическим и биологическим кризисом на границе триаса и юры, который привел к массовому вымиранию.
Восточная часть Северной Америки
Североамериканская часть лавовых потоков CAMP выходит на поверхность в различных участках бассейнов Ньюарка, Калпепера, Хартфорда, Дирфилда, то есть в супергруппе Ньюарка в Новой Англии (США), и в бассейне Фанди в Новой Шотландии (Канада). Здесь CAMP представлен редкими оливиновыми и обычными кварц-нормативными базальтами, характеризующимися значительным латеральным распространением и максимальной толщиной до 1 км. Базальтовые потоки залегают на континентальных флювиальных и лакустриновых осадочных отложениях триасового возраста. Данные 40Ar/39Ar (полученные на плагиоклазе) указывают на абсолютный возраст этих базальтовых единиц 198–200 млн лет, что однозначно приближает это магматическое событие к границе триаса и юры (Tr J). Таким образом, необходимо установить, совпадает ли это событие с границей или нет: если нет, то CAMP не могло быть причиной позднетриасового вымирания. Например, согласно имеющимся данным, палинологические, геохимические и магнитостратиграфические свидетельства указывают на то, что CAMP произошло после границы Tr J.
Магнитостратиграфия
В бассейне Ньюарка магнитное переполяривание (E23r) наблюдается непосредственно под самыми старыми базальтами и примерно на том же уровне, что и палинологический сдвиг, интерпретируемый как граница триаса и юры (Tr/J). В Марокко в двух последовательностях лавовых потоков обнаружено два переполяривания. Предложено две различные корреляции между марокканской и ньюаркской магнитостратиграфией. Утверждается, что граница Tr/J располагается выше нижнего уровня обратной полярности, который находится примерно у основания промежуточного базальтового комплекса Марокко. Эти два уровня могут быть соотнесены с хроном E23r бассейна Ньюарка, следовательно, североамериканские базальты CAMP датируются периодом после границы Tr/J, в то время как часть марокканского CAMP извергалась в триасовый период. В противоположность этому, предполагается, что эти два уровня могут представлять собой самые ранние юрские интервалы обратной полярности, не зафиксированные в последовательности бассейна Ньюарка (в марокканской последовательности гораздо больше лавовых потоков, чем в бассейне Ньюарка), но наблюдаемые в раннеюрских осадочных последовательностях Парижского бассейна во Франции. Интервалы обратной полярности в Америке могут присутствовать в Северной Горе (бассейн Фанди, Новая Шотландия), которые недостаточно изучены, даже если предыдущий магнитостратиграфический анализ этой последовательности показал только нормальную полярность, или в члене залива Скоттс бассейна Фанди, который никогда не исследовался. В CAMP Америки существует только одно обнажение, где наблюдается обратная полярность: это дамба, связанная с CAMP (около 200 млн лет назад), в Северной Каролине. Предполагается, что интервалы обратной полярности в этой дамбе могут быть более поздними, чем триас, и коррелировать с аналогичными событиями в Марокко.
Палинологические анализы
Граница триаса и юры официально не определена, но большинство исследователей устанавливают её в континентальных отложениях по последнему появлению индексных таксонов, таких как Ovalipollis ovalis, Vallasporites ignatii и Patinasporites densus, или, в морских разрезах, по первому появлению аммонита Psiloceras planorbis. В бассейне Ньюарка событие смены палинофлоры (и, следовательно, массовое вымирание на границе триаса и юры) происходит ниже самых древних лавовых потоков КАМП. То же самое наблюдается в бассейнах Фанди, Хартфорд и Дирфилд. В исследованных марокканских разрезах КАМП (бассейн Центрального Высокого Атласа) осадочные слои, отобранные непосредственно под самыми древними базальтовыми лавовыми потоками, по-видимому, содержат триасовые таксоны (например, P. densus), и поэтому были отнесены к триасовому возрасту, по крайней мере, для самых нижних лавовых потоков. Однако, другая интерпретация заключается в следующем: отобранные осадочные слои значительно деформированы, что может указывать на отсутствие некоторых осадочных единиц (вымытых или структурно исключенных). Что касается триасовой пыльцы, обнаруженной в некоторых осадочных слоях выше базальтов Верхней единицы, она могла быть переотложена, и поэтому не является абсолютно надежным индикатором возраста.
Геохимический анализ
Лавовые потоки CAMP Северной Америки можно геохимически разделить на три единицы: более древние классифицируются как базальты с высоким содержанием титана и нормативом кварца (HTQ) (TiO2 = 1,0–1,3 мас. %); за ними следуют лавовые потоки, классифицированные как базальты с низким содержанием титана и нормативом кварца (LTQ) (TiO2 = ок. 0,8–1,3 мас. %); и, наконец, самая молодая единица лавовых потоков, классифицируемая как базальты с высоким содержанием титана, железа и нормативом кварца (HTIQ) (TiO2 = 1,4–1,6 мас. %). Согласно данным, геохимические анализы, основанные на содержании титана, магния и кремния, показывают определенную корреляцию между нижними североамериканскими лавовыми потоками и нижней единицей марокканского CAMP, что подтверждает вывод о том, что марокканские базальты образовались после границы триаса и юры (Tr/J). Следовательно, на основании этих данных, базальты CAMP не следует включать в число непосредственных причин массового вымирания в конце триасового периода и начале юрского периода.