Středoatlantická magmatická provincie - Central Atlantic magmatic province

Středoatlantická magmatická provincie
TÁBOR
CAMP Magmatism v kontextu Pangea.jpg
Umístění velkých zbytkových prvků CAMP
Umístění Centrální severní Atlantický oceán , severozápadní Afrika , jihozápadní Evropa , severovýchodní jižní a jihovýchodní Severní Amerika
Pobřežní vodní útvary Atlantický oceán
Délka 5000 km (3100 mi)
Šířka 2500 km (1600 mi)
Plocha 11 000 000 km 2 (1,2 × 10 14  čtverečních stop)
Stáří nejnovější Triassic - Early Jurassic
Orogeny Rozpad Pangey
Poslední erupce Hettangian

Central Atlantic magmatické provincie ( CAMP ) je zemská největší kontinentální velké magmatické provincie , o rozloze zhruba 11 milionů km 2 . Je složen převážně z čediče, který se vytvořil před rozpadem Pangea v druhohorách , blízko konce triasu a začátku jury . Následný rozpad Pangea vytvořil Atlantský oceán , ale mohutné vyvřeliny poskytly dědictví čedičových hrází , prahů a láv, které se nyní šíří po rozsáhlé oblasti kolem dnešního centrálního severoatlantického oceánu, včetně velkých ložisek v severozápadní Africe , jihozápadní Evropě , stejně jako severovýchodní jižní a jihovýchodní Severní Amerika (nalezeno jako kontinentální tholeiitické čediče v subaeriálních tocích a dotěrných tělech ). Zkratku názvu a CAMP navrhla Andrea Marzoli (Marzoli et al. 1999) a byla přijata na sympoziu, které se konalo na jarním zasedání Americké geofyzikální unie v roce 1999.

K vulkanickým erupcím CAMP došlo asi před 201 miliony let a rozdělily se na čtyři pulzy trvající více než ~ 600 000 let. Výsledná velká vyvřelá provincie je v pokryté oblasti nejrozsáhlejší na Zemi. Objem toku magmatu ~ 2–3 × 10 6 km 3 z něj činí jeden z nejobjemnějších.

Tato geologická událost je spojena s událostí zániku Triasu a Jury .

Propojené magmatické toky

Ačkoli některá spojení mezi těmito čediči byla již dlouho uznávána, v roce 1988 byla spojena jako jedna hlavní povodňová čedičová provincie ( Rampino & Stothers 1988 ). Čedičové prahy podobného stáří (téměř 200 ma, nejdříve Jurassic) a složení (meziprodukt-Ti křemenný tholeiit), které se vyskytují v rozsáhlém povodí řeky Amazonky v Brazílii, byly spojeny s provincií v roce 1999 ( Marzoli et al. 1999 ). Zbytky CAMP byly identifikovány na čtyřech kontinentech (Afrika, Evropa, Severní Amerika a Jižní Amerika) a skládají se z thoeliitických čedičů vytvořených při otevírání pánve Atlantského oceánu během rozpadu superkontinentu Pangean ( Blackburn et al. 2013 ).

Geografický rozsah

Provincie byla popsána tak, že se rozprostírá v Pangea od dnešní centrální Brazílie severovýchodně asi 5 000 kilometrů (3 100 mil) napříč západní Afrikou , Iberií a severozápadní Francií a z vnitrozemí západní Afriky na západ 2 500 kilometrů (1 600 mil) přes východní a jižní Severní Amerika ( McHone 2000 ). Pokud to není největší provincie podle objemu, CAMP rozhodně zahrnuje největší známou oblast, zhruba 11 000 000 kilometrů čtverečních (4 200 000 čtverečních mil), ze všech velkých kontinentálních vyvřelých provincií .

Téměř všechny CAMP skály jsou Tholeiitic složení, s dostatečně od sebe vzdálených místech, kde se zachovalými čedičových toky, jakož i velkých skupin diabase (dolerit) parapetů nebo listů, malých lopoliths a hrází v celé provincii. Hráz se vyskytují ve velmi velkých jednotlivých rojích se zvláštním složením a orientací. Činnost CAMP zjevně souvisí s loupením a rozpadem Pangea během pozdního triasu až raného jury a obrovská velikost provincie, odrůdy čediče a krátké časové rozpětí magmatismu CAMP vyvolávají spekulace o procesech pláště, které by mohly způsobit takovou magmatickou událost stejně jako rozpor superkontinentu ( Wilson 1997 ), ( McHone 2000 ).

Bylo by zajímavé prozkoumat důkazy o možnosti katastrofického dopadu meteorů v oceánech na opačné straně Země, než je CAMP, protože takový dopad by možná mohl vyvolat velkou magmatickou provincii (např. Hypotéza vzniku sibiřských pastí antipodální Wilkes Land) dopad na kráter ) a dokonce i kontinentální rozchod.

Spojení s triasovo-jurskou hranicí a s tím spojená událost hromadného zániku

V roce 2013 se upevnilo spojení CAMP s vyhynutím na konci triasu , s velkými vyhynutímmi, která umožnila nadvládu dinosaurů nad zemí. Do roku 2013 byly nejistoty v geochronologických datech příliš hrubé na to, aby potvrdily, že sopečné erupce korelovaly s velkými klimatickými změnami. Práce Blackburna a kol. prokázal těsnou synchroneitu mezi nejranějším vulkanismem a vyhynutím velkých populací pomocí datování zirkon-uran-olovo (U-Pb). Dále prokázali, že magmatické erupce a doprovodné atmosférické změny byly rozděleny do čtyř pulsů trvajících více než ~ 600 000 let ( Blackburn et al. 2013 ).

Před touto integrací se diskutovalo o dvou hypotézách. Jedna hypotéza byla založena především na studie o Triassic-Jurassic pánvích z Maroka , kde CAMP lávové proudy jsou výběžku (např Marzoli et al., 2004 ), zatímco druhá byla založena na údajích vyhynutí end-triasu z východní Severní Ameriky pánví a lávové proudy ukazovat extrémně velký obrat ve fosilním pylu, sporách (sporomorfy) a obratlovcích ( Whiteside et al. 2007 ).

Maroko

Čedičový průtok lávovým proudem ze středního Atlasu v Maroku

Nejsilnější sekvence lávového proudu afrického CAMP jsou v Maroku, kde jsou čedičové hromádky lávy silné více než 300 metrů. Nejvíce studovanou oblastí je Central High Atlas , kde jsou vystaveny nejzachovalejší a nejkompletnější čedičové lávové hromádky. Podle geochemických, petrografických a izotopických údajů byly rozpoznány čtyři odlišné tholeiitické čedičové jednotky, které lze umístit do centrálního vysokého atlasu: spodní, střední, horní a opakující se čediče.

Nižší a střední jednotka je tvořena čedičovými andezity , zatímco horní a opakující se jednotky mají čedičové složení. Od nižší po opakující se jednotku pozorujeme:

  • postupné snižování rychlosti erupce (nižší a střední jednotka představují více než 80% zachovaného objemu lávy);
  • trend přecházející z intersertální na porfyritickou texturu;
  • progresivní vyčerpání nekompatibilního obsahu prvků v čedičích, pravděpodobně spojené s progresivním vyčerpáním jejich zdroje pláště.

Izotopové analýzy

Věky byly stanoveny analýzou 40 Ar/ 39 Ar na plagioklasu ( Knight et al. 2004 ), ( Verati et al. 2007 ), ( Marzoli et al. 2004 ). Tato data ukazují nerozeznatelné stáří (199,5 ± 0,5 Ma) od dolních po horní lávové proudy, od centrálního po severní Maroko. CAMP je proto intenzivní, krátká magmatická událost. Bazalty jednotky Recurrent jsou o něco mladší (průměrný věk: 197 ± 1 Ma) a představují pozdní událost. Důsledně jsou horní a opakující se čediče odděleny sedimentární vrstvou, která místně dosahuje tloušťky přibližně 80 m.

Magnetostratigrafie

Podle magnetostratigrafických údajů byly marocké události CAMP rozděleny do pěti skupin, lišících se paleomagnetickými orientacemi (deklinace a sklon) ( Knight et al. 2004 ). Každá skupina je složena z menšího počtu proudů lávy (tj. Nižšího objemu) než předchozí. Tato data naznačují, že byly vytvořeny pěti krátkými magmatickými impulsy a erupčními událostmi, z nichž každý může mít délku <400 (?) Let. Všechny sekvence toku lávy se vyznačují normální polaritou, s výjimkou krátkého paleomagnetického zvratu poskytnutého jedním proudem lávy a lokalizovaným mezivrstevným vápencem ve dvou odlišných částech CAMP High Atlas.

Palynologické analýzy

Palynologická data ze vzorků sedimentárních vrstev na základně čtyř sekvencí toku lávy omezují nástup CAMP, protože neexistuje žádný důkaz depoziční přestávky nebo tektonické deformace na dně hromádek lávového proudu ( Marzoli et al. 2004 ). Palynologický soubor pozorovaný v těchto bazálních vrstvách je typický pro pozdní triasový věk, podobný tomu z nejvyšších triasových sedimentárních hornin východní Severní Ameriky. Vzorky z mezivrstevných vápenců v lávových proudech poskytovaly nespolehlivá palynologická data. Jedno vápencové lože od vrcholu k centrálním horním čedičům Vysokého Atlasu poskytlo pozdně triasovou palynologickou soustavu. Pozorované sporomorfy v tomto vzorku jsou však vzácné a špatně zachované.

Závěry

Všechny tyto údaje naznačují, že čedičové lávové proudy středoatlantické magmatické provincie v Maroku byly vybuchnuty kolem c. 200 mA a překlenula Tr - J hranici. Je tedy velmi možné, že existuje souvislost mezi touto magmatickou událostí a hraniční klimatickou a biotickou krizí Tr-J, která vedla k masovému vyhynutí .

Východní Severní Amerika

Bazální kontakt severozápadní části Fundy, Nové Skotsko, Kanada

Severoamerická část lávových proudů CAMP vyrůstá v různých částech v povodí Newarku, Culpeperu, Hartfordu, Deerfieldu, tj. Supergroup Newark v Nové Anglii (USA) a ve Fundy Basin v Novém Skotsku (Kanada). CAMP zde tvoří vzácný olivin - a běžné křemen -normativní čediče vykazující velké boční rozšíření a maximální tloušťku až 1 km. Čedičové toky se vyskytují na vrcholu kontinentálních fluviálních a lakustrinních sedimentárních jednotek triasového stáří. 40 Ar/ 39 Ar dat (o plagioklasu) naznačuje pro tyto čedičové jednotky absolutní věk 198-200 Ma ( Hames et al. 2003 ), čímž se tato magmatická událost bezpochyby blíží hranici triasu a jury (Tr-J). Je tedy nutné určit, zda překračuje hranici, nebo ne: pokud ne, pak CAMP nemohl být příčinou události zániku pozdního triasu . Například podle Whiteside et al. 2007 existují palynologické, geochemické a magnetostratigrafické důkazy, že CAMP postdatuje hranici Tr-J.

Magnetostratigrafie

V Newarkské pánvi je magnetický obrat (E23r) pozorován těsně pod nejstaršími čediči a víceméně ve stejné poloze jako palynologický obrat, interpretovaný jako hranice Tr-J. V Maroku byly detekovány dva zvraty ve dvou sekvencích toku lávy. Byly navrženy dvě odlišné korelace mezi marockou a newarkskou magnetostratigrafií. Marzoli a kol. 2004 naznačují, že hranice Tr-J se nachází nad spodní úrovní reverzní polarity, která je umístěna víceméně na základně meziproduktové čedičové jednotky Maroka. Tyto dvě úrovně lze korelovat s chron E23r Newarkské pánve, proto severoamerické čediče CAMP postdatelovaly hranici Tr – J, zatímco část marockého CAMP vybuchla v triasu. Naopak, Whiteside et al. 2007 navrhují, aby tyto dvě úrovně mohly být nejdříve jurskými intervaly s obrácenou polaritou, které nebyly odebrány v sekvenci Newarkské pánve (v marockém nástupnictví je přítomno mnohem více proudů lávy než v Newarkské pánvi), ale pozorováno v raně jurských sedimentárních sekvencích Pařížské pánve Francie. Intervaly obrácené polarity v Americe by mohly být přítomny v North Mountain (povodí Fundy, Nové Skotsko), které jsou špatně odebrány, i když předchozí analýza magnetostratigrafie v této sekvenci ukázala pouze normální polaritu, nebo ve Skotském zálivu člen povodí Fundy, ze kterého nikdy nebyl odebrán vzorek. . V CAMP of America je pouze jeden výchoz, kde je pozorovatelná obrácená polarita: hráze související s CAMP (asi 200 Ma) v Severní Karolíně. Whiteside a kol. 2007 naznačují, že intervaly obrácené polarity v této hrázi by mohly být posttriasového věku a korelovány se stejnými událostmi v Maroku.

Palynologické analýzy

Hranice Tr-J není oficiálně definována, ale většina pracovníků ji rozpoznává v kontinentálních vrstvách podle posledního výskytu indexových taxonů, jako jsou Ovalipollis ovalis , Vallasporites ignatii a Patinasporites densus nebo v mořských sekcích prvním výskytem amonitu Psiloceras planorbis . V povodí Newarku dochází k palynologickému obratu (tedy k vyhynutí hraniční hmoty Tr-J) pod nejstarší lávové proudy CAMP. Totéž lze říci o Fundy, Hartford a Deerfield Basins. Ve zkoumaných marockých sekcích CAMP (Central High Atlas Basin) sedimentární vrstvy odebrané vzorkem bezprostředně pod nejstaršími čedičovými lávovými proudy zřejmě obsahovaly triasové taxony (např. P. densus ), a byly tedy ve věku definovány jako triasové alespoň jako nejnižší láva toky ( Marzoli et al. 2004 ). Whiteside et al. Nicméně navrhuje jinou interpretaci . 2007 : vzorkované sedimentární vrstvy jsou značně deformované a to může znamenat, že některé sedimentární jednotky mohou chybět (erodované nebo strukturálně vynechané). Pokud jde o triasové pyly nalezené v některých sedimentárních jednotkách nad čedičem horní jednotky, mohly být přepracovány, takže nepředstavují zcela spolehlivé omezení.

Geochemické analýzy

Lávové proudy CAMP v Severní Americe lze geochemicky oddělit ve třech jednotkách: ty starší jsou klasifikovány jako bazalty s vysokým titanovým křemenným normativem (HTQ) (TiO 2 = 1,0-1,3%hmotn.); za nimi následují lávové proudy klasifikované jako bazalty s nízkým titanovým křemenem (LTQ) (TiO 2 = asi 0,8-1,3%hmotn.); a poté nejmladší lávovou průtokovou jednotkou klasifikovanou jako bazalty s vysokým titanem železitým křemenem (HTIQ) (TiO 2 = 1,4-1,6%hmotn.). Podle Whiteside et al. 2007 , geochemické analýzy založené na obsahu titanu, hořčíku a křemíku ukazují určitou korelaci mezi nižšími severoamerickými lávovými proudy a spodní jednotkou marockého CAMP, čímž se posiluje závěr, že marocké čediče postdatelovaly hranici Tr-J.

Podle těchto údajů by proto čediče CAMP neměly být zahrnuty mezi přímé příčiny hromadného vyhynutí Tr-J.

Reference

  • Blackburn, Terrence J .; Olsen, Paul E .; Bowring, Samuel A .; McLean, Noah M .; Kent, Dennis V .; Puffer, John; McHone, Greg; Rasbury, Troy; Et-Touhami7, Mohammed (2013). „Geochronologie zirkonu U-Pb spojuje zánik konce triasu s centrální atlantickou magmatickou provincií“. Věda . 340 (6135): 941–945. Bibcode : 2013Sci ... 340..941B . CiteSeerX  10.1.1.1019.4042 . doi : 10,1126/věda.1234204 . PMID  23519213 . S2CID  15895416 .
  • Fowell, SJ; Traverse, A. (1995). „Palynologie a věk horního blomidonského souvrství, Fundy Basin, Nové Skotsko“. Recenze paleobotaniky a palynologie . 86 (3–4): 211–233. doi : 10,1016/0034-6667 (94) 00147-C .
  • Hames, MY; McHone, JG; Renne, P .; Ruppel, C., eds. (2003). Central Atlantic Magmatic Province: Insights from Fragments of Pangea . 136 . Monografie Americké geofyzikální unie. p. 267. ISBN 978-0-87590-995-0.
  • Rytíř, KB; Nomade, S .; Renne, PR; Marzoli, A .; Betrand, H .; Youbi, N. (2004). „Středoatlantická magmatická provincie na hranici triasu a jury: paleomagnetický a 40Ar/30Ar důkaz z Maroka pro krátké epizodické vulkanismus“. Dopisy o Zemi a planetární vědě . 228 (1–2): 143–160. Bibcode : 2004E & PSL.228..143K . doi : 10,1016/j.epsl.2004.09.022 .
  • McHone, JG (2000). „Non-oblak magmatismus a rifting během otevírání centrálního Atlantského oceánu“. Tektonofyzika . 316 (3–4): 287–296. Bibcode : 2000 Tectp.316..287M . doi : 10,1016/S0040-1951 (99) 00260-7 .
  • McHone, JG (2003). „Těkavé emise bazaltů centrální atlantické magmatické provincie: Hromadné předpoklady a důsledky pro životní prostředí“ (PDF) . V Hamesu MY; Mchone, JG; Renne, P .; a kol. (eds.). Central Atlantic Magmatic Province: Insights from Fragments of Pangea . Washington DC Americká geofyzikální unie Geofyzikální monografie . Monografie Americké geofyzikální unie. 136 . s. 241–254. Bibcode : 2003GMS ... 136..241M . doi : 10,1029/136GM013 . ISBN 978-0-87590-995-0. Vyvolány 8 August do roku 2015 .
  • Marzoli, A .; Renne, PR; Piccirillo, EM; Ernesto, M .; Bellieni, G .; De Min, A. (1999). „Rozsáhlé 200 milionů let staré kontinentální záplavové čediče centrální atlantické magmatické provincie“. Věda . 284 (5414): 616–618. Bibcode : 1999Sci ... 284..616M . doi : 10,1126/věda.284,5414,616 . PMID  10213679 .
  • Marzoli, A .; Bertrand, H .; Rytíř, KB; Cirilli, S .; N. Buratti; C. Vérati; S. Nomade; PR Renne; N. Youbi; R. Martini; K. Allenbach; R. Neuwerth; C. Rapaille; L. Zaninetti; G. Bellieni (2004). „Synchronie středoatlantické magmatické provincie a triasicko-jurské hraniční klimatické a biotické krize“ (PDF) . Geologie . 32–11 (11): 973–976. Bibcode : 2004Geo .... 32..973M . doi : 10,1130/G20652.1 . Archivováno z originálu (PDF) dne 13. června 2011.
  • Rampino, Michael R .; Stothers, Richard B. (5. srpna 1988). „Povodňový čedičový vulkanismus během posledních 250 milionů let“ . Věda . 241 (4866): 663–668. Bibcode : 1988Sci ... 241..663R . doi : 10,1126/věda.241.4866.663 . PMID  17839077 . S2CID  33327812 .
  • Veratia, Chrystèle; Rapaille, Cédric; Férauda, ​​Gilbert; Marzoli, Andrea; Bertrand, Hervé; Youbi, Nasrrddine (9. února 2007). „Stáří 40 ar/39 let a trvání vulkanismu středoatlantické magmatické provincie v Maroku a Portugalsku a jeho vztah k hranici triasu a jury“. Paleogeografie, paleoklimatologie, paleoekologie . Trias-jura Hraniční události: problémy, pokrok, možnosti. 244 (1–4): 308–325. Bibcode : 2007PPP ... 244..308V . doi : 10,1016/j.palaeo.2006.06.033 .
  • Whiteside, JH; Olsen, PE; Kent, DV; Fowell, SJ; Et-Touhami, M. (2007). „Synchronie mezi středoatlantickou magmatickou provincií a událostí hromadného zániku Triasu a Jury?“. Palaeo . 244 (1–4): 345–367. Bibcode : 2007PPP ... 244..345W . doi : 10,1016/j.palaeo.2006.06.035 .
  • Wilson, M. (1997). „Tepelná evoluce pasivních okrajů středoatlantické oblasti: Kontinentální rozpad nad mezozoickým super-oblakem“. Časopis geologické společnosti . 154 (3): 491–495. Bibcode : 1997JGSoc.154..491W . doi : 10,1144/gsjgs.154.3.0491 . S2CID  128997332 .

externí odkazy