17 juli, 2020 – Upplyftning av Columbia River-basalter har gjort det möjligt för forskare vid University of Oregon att bättre förstå hur magma för 14-16 miljoner år sedan formade regionen och varför växthusgaser som släpptes ut under en serie vulkanutbrott inte utlöste en global utrotningshändelse.

Insikterna, publiceras i Vetenskapliga rapporter , hämtades från analyser av syre- och väteisotoper i skorpmaterial, en blandning av magma och ursprungliga stenar, som nu exponeras av geologisk upplyftning och erosion.

Columbia River Flood Basalts representerar den yngsta kontinentala översvämningsbasaltprovinsen på jorden och en av de bäst bevarade. Den täcker ungefär 210, 000 kvadratkilometer, sträcker sig från östra Oregon och Washington till västra Idaho och en del av norra Nevada.

Avgörande för forskningen var 27 prover från 22 olika vallar - väggliknande magmakroppar som skär genom det täckta lavaflödeslandskapet under utbrotten. En 10 meter tjock matarvall in i Wallowa-badoliten, bildades av en blandning av basaltisk magma och granit för 16 miljoner år sedan, till exempel, sannolikt fungerade som en magmakanal i upp till sju år. Den bildade ett av de största ytlavaflödena och förändrade kemiskt cirka 100 meter av omgivande berggrund.

"Vi fann att när het basaltisk magma trängde in i skorpan kokade det grundvatten och förflyktigade allt i och nära dess väg, orsakar kemiska och isotopiska förändringar i bergarterna och utsläpp av växthusgaser, sade Ilya Bindeman, professor vid institutionen för geovetenskaper, som ledde studien.

Kollektivt, effekterna av uppvärmningen i hela översvämningsbasaltområdet kan ha varat omkring 150 år efter att magma slutade flöda, bygga det landskap som är synligt idag över hela regionen, avslutade forskargruppen på sju personer från tre länder.

"Columbia River basalter som är så kära för oss i Pacific Northwest, ", sa Bindeman. "De är nu upplyfta och eroderade till den nivå som tillåter oss att prova kontakterna mellan dessa basalter och de tidigare stenarna. Samma process sker idag varje timme och överallt under midoceanska åsar och även på kontinenter. Genom att studera dessa inte så uråldriga stenar har vi lärt oss vad som pågår under våra fötter."

Datormodellering gjord med kemiska data tyder på att den hydrotermiska uppvärmningen av regionens ursprungliga metasedimentära bergarter – en metamorf bergart som bildas genom avsättning och stelning av sediment – ​​och relativt låga nivåer av organiskt material som påverkats av utbrotten skulle ha genererat utsläpp av cirka 18 gigaton koldioxid och metan. En gigaton motsvarar en miljard ton.

De individuella basaltutbrotten i Columbia River var vart och ett 10 till 100 gånger större än de största historiskt upplevda utbrotten av Islands vulkanutbrott Eldgja och Laki under åren 934 och 1783, respektive, noterade studiens medförfattare Leif Karlström, professor i geovetenskaper, som tillsammans med Bindeman är medlem i Oregon Center for Volcanology.

Laki-utbrottet, som dödade tusentals människor, släppte ut vulkaniskt härledda växthusgaser som genererade ett år utan sommar följt av ett varmt år i Europa och Nordamerika, sa Karlström.

Medan Columbia River-utbrotten släppte 210, 000 kubikkilometer basaltisk magma under 1,5 miljoner år, leder till globala klimatpåverkan, forskarna drog slutsatsen, de orsakade inte massutrotningar som den som utlöstes av utbrott över en liknande tidsskala för cirka 250 miljoner år sedan som bildade de sibiriska fällorna.

Skillnaden, forskargruppen teoretiserade, finns i regionernas geologi. Columbia Rivers basaltutbrott inträffade i magmatisk skorpa som innehöll låga nivåer av organiskt material som kunde frigöras genom hydrotermisk uppvärmning. Utbrott i de sibiriska fällorna inträffade i organiskt rika sedimentära bergarter.

Medan de nya rönen tyder på att liknande grundvattencirkulation i regional skala runt vallar är ett tecken på översvämningsbasaltvulkanism globalt, forskarna noterade, konsekvenserna kanske inte alltid är katastrofala i bred skala.

I Columbia River-basalterna och den troligen relaterade Yellowstone-hotspot, hydrotermisk cirkulation manifesteras som subtila isotopiska signaler, en utarmning av syreisotoper, i klipporna, forskargruppen fann.