In großen magmatischen Provinzen kann es zwei Quellen für Magma geben. • Vladislav Strekopytov • Wissenschaftsnachrichten über die "Elemente" • Geologie

In großen magmatischen Provinzen könnte es zwei Quellen für Magma geben.

Abb. 1. Victoria Falls in Südafrika – Zugang zur Oberfläche der Platobasalts der Provinz Karoo. Foto © Arto V. Luttinen von phys.org

Zu Beginn des Mesozoikums begann der Superkontinent Pangaea auseinanderzufallen. Tiefes Magma ergoss sich entlang der Bruchzonen. Diese Ergüsse waren so mächtig, dass sie riesige magmatische Provinzen von Millionen Quadratkilometern bildeten. Es wird vermutet, dass Riftzonen, entlang derer die kontinentale Kruste gespalten ist, über den aufsteigenden Strömen heißer Mantelmaterie gelegt wurden, und das basaltische Magma, das in diesen Zonen fließt, hat auch eine tiefe Mantelquelle. Aber ein kürzlich erschienener Artikel mit einer detaillierten Analyse der Gesteine ​​einer dieser Provinzen, der Provinz Karoo, die in der Trennung von Afrika und der Antarktis entstanden ist, hat gezeigt, dass es mindestens zwei Quellen geben kann.

Die Kontinentalblöcke der Erdkruste sind in ständiger Bewegung. Jetzt haben sie sich beispielsweise auf der Oberfläche des Planeten "ausgebreitet", haben sich aber zuvor wiederholt in riesigen Superkontinenten versammelt. Dies geschah nach modernen Konzepten in Intervallen von 300-500 Millionen Jahren (siehe Superkontinentaler Zyklus).Der letzte Superkontinent, Pangaea, wurde vor 300 Millionen Jahren im späten Paläozoikum und vor 175 Millionen Jahren im Mittleren Jura gebildet.

Perioden von Superkontinent-Spaltungen sind ein Meilenstein in der geologischen Geschichte. Gigantische Eruptionen von magmatischen Gesteinen sind auf diese beschränkt, was zu bedeutenden Klimaveränderungen und der Zusammensetzung der Erdatmosphäre und wahrscheinlich zu Massensterben führte. Daher ist es sehr wichtig zu verstehen, welche tiefliegenden Ursachen zur Teilung der Kontinente mit der Bildung von großen magmatischen Provinzen an den Orten ihrer Trennung geführt haben.

Große magmatische Provinzen

Große magmatische Provinzen (große Eruptivprovinzen, LIPs – Große Eruptivprovinzen) – Bereiche der Massenmanipulation des Intraplatten-Magmatismus, die durch die Einführung großer Mengen von Mantelmagmen (> 1 Million km3) in relativ kurzer Zeit (nicht mehr als 50 Millionen Jahre). Die räumliche und zeitliche Verwandtschaft der Bildung großer magmatischer Provinzen mit der Bildung von Federkuppeln, Rissen und dem Kollaps von Superkontinenten hat sich etabliert. Der Ursprung der großen magmatischen Provinzen ist noch immer umstritten.Zu den angeblichen Ursachen ihrer Entstehung gehören: Mantelfahnen (die am aktivsten entwickelte Richtung), Dekompressionsschmelzen von Mantelmaterial während des Riftings, Impakte sowie Delamination der subkontinentalen Lithosphäre und deren Ersatz durch die heiße Asthenosphäre (weitere Informationen zur Delaminierung finden Sie in den Nachrichten Wechselwirkungen ihrer Litho- und Mantelplumes, "Elemente", 04.04.2018).

Es gibt heute zwei Haupthypothesen. Die erste ist die Mantelplume-Hypothese. Dies sind heiße Ströme primären Mantelmaterials, die von der Grenze des Kerns und des Mantels zur Oberfläche aufsteigen. Federn sind schmale Kanäle im Mantel oder Pop-up-Riese "umgekehrte Tropfen" – der Mantel diapirs. An der unteren Grenze der Lithosphäre schwebend, erheben die Federn die kontinentale Platte in Form eines Gewölbes. Aus der Substanz der Wolke unter dem gebildeten Bogen bildet sich eine riesige Brutstätte von Magma. Ferner kollabiert der Superkontinent entlang der Risse, die sich im Bereich des Bogens bilden, entlang derer die Massenausschüttung von magmatischen Gesteinen aus der Quelle beginnt.

Die zweite Hypothese verbindet die Bildung von magmatischen Provinzen mit der sogenannten oberen Mantelheizung.Demnach wird die Bildung von Magmakammern unter den alten Superkontinenten durch einen allmählichen Anstieg der Temperatur des oberen Mantels unter ihnen verursacht: Die dicke, für den Mantel undurchlässige kontinentale Kruste wirkt in diesem Fall als Dampfdeckel, der keine Wärme (für sich und mit heißen Gasen) nach außen abgibt.

Sowohl im ersten als auch im zweiten Fall geht der Phase des aktiven Ausgießens das Stadium der Bildung einer Magmakammer im Bereich der Spaltung voraus. Aber wenn im ersten Fall dieses Zentrum durch geschmolzenes Gestein des primären, ausgemergelten (nicht differenzierten) Mantels gebildet wird, der von den tiefsten Horizonten an der Grenze zum Kern stammt, ist im zweiten Fall die Quelle des Magmas der sogenannte abgereicherte (oder abgereicherte) obere Mantel zu dem außerdem das Material der Erdkruste gemischt werden kann.

Der Geochemiker Arto V. Luttinen vom Finnischen Museum für Naturgeschichte an der Universität Helsinki studierte mehrere Jahre lang die magmatischen Gesteine ​​der großen magmatischen Karoo-Provinz (Karoo-Magma-Provinz), die sich im Mittleren Jura bildete, wo sich der Pangaea-Superkontinent in Afrika und die Antarktis spaltete.Infolgedessen kommen die Gesteine ​​dieser Provinz, die durch gleichaltrige Platobasts und Picrites ähnlicher Zusammensetzung repräsentiert werden, gegenwärtig im südlichen Afrika (nördliche Subpopration Karra, Abb. 1) und im östlichen Teil der Antarktis (südliche Subpopration Karru, Abb. 2) vor.

Abb. 2 Ausgang zur Oberfläche der Platobasalts der Karoo-Provinz in der Antarktis. Foto © Arto V. Luttinen von phys.org

Arto Luttinen beschloss, herauszufinden, welcher der beiden Mechanismen der Bildung einer großen magmatischen Kammer ("Plume" oder "obere Mantelheizung") in der Karru-Zone im Mittleren Jura funktioniert. Der Autor fasste die Analysen von mehr als 800 Proben von Platobasalzen und Picriten der Provinz Karru zusammen (beide eigene und aus bereits veröffentlichten Arbeiten), untersuchten die Isotopen – und Elementarverhältnisse von Nb, Zr, Ti, Y und anderen geochemischen Markern in ihrer Zusammensetzung und fanden die Quelle von Magma Gesteine ​​der nördlichen Subprovinz Karru waren der Nb erschöpfte Mantel der tiefen Wolke, und die südliche Subprovinz war der Nb ausgemergelte obere Mantel. Die magmatischen Gesteine ​​der Provinz sind nach ihrer Anreicherung mit Titan ebenfalls deutlich in zwei Gruppen unterteilt (die Gesteine ​​der nördlichen Subprovinz sind arm an Titandioxid TiO)2, und die südlichen Unterprovinzgesteine ​​sind reich an ihnen), sowie im Verhältnis der Elemente Nb / Y und Zr / Y (Abb. 3). In Abb.3 Man kann sehen, dass die Mehrheit der Platobasalten aus der nördlichen Subprovinz in den Bereich der für den Mantelwolkenmagmatismus charakteristischen Werte fällt, und Proben aus der südlichen Subprovinz fallen in den Bereich der Werte, die für den verarmten Mantel charakteristisch sind.

Abb. 3 Das Verhältnis von Nb, Zr und Y in nördlichen Platobasalzen (rote Punkte) und südlich (blaue Punkte) Subprovinz Carr. Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Wissenschaftliche Berichte

Alle geochemischen Marker weisen darauf hin, dass die magmatischen Gesteine ​​der Karoo-Provinz zwei verschiedene Quellen haben: In den nördlichen Subprovinz-Gesteinen ist dies "Plume" -Magmatismus und die südlichen Subprovince-Gesteine ​​stammen aus der oberen Mantelquelle mit einem gewissen Anteil an Krustenmaterial. Die Gründe für diese Situation werden nach der Analyse der Ergebnisse der paläotektonischen Rekonstruktionen deutlich (T. H. Torsvik et al., 2010. Diamanten, die durch Federn von der Kern-Mantel-Grenze abgetastet wurden, Abb. 4).

Abb. 4 Paläotektonische Rekonstruktion der Region der Entstehung der magmatischen Provinz Karoo (Karoo LIP – große magmatische Provinz) im Mittleren Jura. Die Verbreitung von kontinentalen Platobasalten (CFB – сontinental Flood Basalt) der Provinz Karoo, deren Quelle Nb-unerfüllt war (rote Flecken) oder Nb-depletiert (blauer Flecka) Mantel. Dunkelgrün die Plateau Basalte der benachbarten magmatischen Provinz Ferrar (Ferrar LIP) sind dargestellt, deren Quelle der Nb-depletierte Mantel war. Rot punktiert markierte die Kontur der sogenannten afrikanischen Low-Speed-Mantelprovinz (Africa LLSVP). Schwarz gepunkteter Pfeil zeigt die Ebene und Richtung der Subduktion, und hellgrün – der Bereich, in dem das Krustenmaterial der Subduktionsplatte an der Bildung von Magmakammern beteiligt war. Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Wissenschaftliche Berichte

Die Region der nördlichen Subprovinz Karru fällt in die Kontur des "heißen Feldes" der sogenannten afrikanischen Niedriggeschwindigkeits-Mantelprovinz, wo die Mantelplumes eine große Rolle spielen und die Quelle der Schmelzen der primäre, noch nicht abgeschlossene Mantel ist. Die südliche Teilprovinz sowie die benachbarte magmatische Provinz Ferrar liegen oberhalb der Subduktionszone. Die Magmakammern, die in dieser Zone gebildet wurden, schlossen Material von sowohl dem oberen erschöpften Mantel als auch der geschmolzenen Kruste der sinkenden Platte ein.

Die Bestätigung der Bildung von Basalten in einer bestimmten geotektonischen Umgebung ist ihr geochemischer Typ, von denen es drei gibt. Für magmatische Bereiche,Basalte des Typs OIB (Ozeaninselbasalt – Basalte ozeanischer Inseln) sind charakteristisch für die Mantelfahnen. Dies sind die magmatischen Gesteine ​​typischer Hotspots, deren Quelle noch nicht ausgebauter Mantel war. Basalte des MORB-Typs (mittelozeanischer Basalt – Basalte der mittelozeanischen Rücken) wurden aus dem abgereicherten oberen Mantel gebildet. Und die Quelle von IAB-Typ Basalt (Insel-Lichtbogen Basalt) war Mantel mit einer bestimmten Beimischung von kontinentalen Kruste Material abgereichert. Platobasalten der nördlichen Subprovinz Karru gehören zum OIB-Typ und die südliche Teilprovinz zu den MORB- und IAB-Typen.

Diese Arbeit zeigt, dass selbst in der gleichen magmatischen Provinz, ähnliche Zusammensetzung und sogar gealterte magmatische Gesteine ​​eine andere Quelle haben können, abhängig von der geotektonischen Position der Quelle.

Quelle: Arto V. Luttinen. Bilaterale geochemische Asymmetrie in der großen magmatischen Provinz Karoo // Wissenschaftliche Berichte. 2018. DOI: 10.1038 / s41598-018-23661-3.

Vladislav Strekopytov


Like this post? Please share to your friends:
Schreibe einen Kommentar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: