Войти
На этом изображении показаны только несколько самых крупных крупных вулканических провинций (окрашены темно-фиолетовым цветом) геологическая карта, на которой изображены геологические провинции земной коры, как видно из данных сейсмической рефракции. A большая магматическая провинция (LIP) представляет собой чрезвычайно большое скопление магматических пород, включая интрузивные (силлы, дайки) и экструзивные (потоки лавы, тефра отложения), возникающие, когда магма проходит через кору к поверхности. Формирование LIP по-разному приписывается мантийным плюмам или процессам, связанным с дивергентной тектоникой плит. Образование некоторых LIP за последние 500 миллионов лет совпало по времени с массовыми вымираниями и быстрыми климатическими изменениями, что привело к многочисленным гипотезам о причинно-следственных связях. LIP коренным образом отличаются от любых других действующих вулканов или вулканических систем.
В 1992 году исследователи впервые использовали термин «большая магматическая провинция» для описания очень больших скоплений - областей, превышающих более 100 000 квадратных километров (приблизительно площадь Исландии) - основных магматических пород, которые были извергнуты или образованы на глубине в течение чрезвычайно короткого геологического временного интервала : несколько миллионов лет или меньше. Основное, базальтовое морское дно и другие геологические продукты «нормальной» тектоники плит не были включены в определение.
Определение LIP было расширено и уточнено, и оно все еще находится в стадии разработки. в ходе выполнения. LIP в настоящее время также часто используется для описания обширных областей, не только основных, но и всех типов магматических пород. Подкатегория LIP на крупные вулканические провинции (LVP) и большие плутонические провинции (LPP), включая породы, образованные в результате нормальных тектонических процессов, была предложена, но не является общепринятой.
Некоторые LIP остаются географически нетронутыми., такие как базальтовые Деканские ловушки в Индии, в то время как другие были фрагментированы и разделены движением плит, как, например, Магматическая провинция Центральной Атлантики (CAMP), части которой находятся в Бразилии., восточная часть Северной Америки и северо-запад Африки.
Карта, показывающая признанные континентальные крупные вулканические провинции. Большие магматические провинции (LIP) образовались во время недолговечных вулканических процессов события, приводящие к относительно быстрым и большим скоплениям вулканических и интрузивных вулканических пород. Эти события требуют изучения, потому что:
Град Три Дьявола в Мозес Кули, Вашингтон является частью Базальтовой группы реки Колумбия LIP Земля имеет внешнюю оболочку, состоящую из множества отдельных движущихся тектонических плит, плавающих на твердой конвективной мантии над жидким ядром. Мантийный поток вызывается опусканием холодных тектонических плит во время субдукции и дополнительным подъемом плюмов горячего материала с более низких уровней. Поверхность Земли отражает растяжение, утолщение и изгиб тектонических плит по мере их взаимодействия.
Создание океанических плит при апвеллинге, спрединг и субдукция являются общепринятыми основами тектоники плит с подъемом горячих материалов мантии. и опускание более холодных океанических плит, вызывающих мантийную конвекцию. В этой модели тектонические плиты расходятся в срединно-океанических хребтах, где горячие мантийные породы текут вверх, заполняя пространство. Тектонические процессы составляют большую часть вулканизма Земли.
Помимо эффектов конвективного движения, глубинные процессы оказывают и другие влияния на топографию поверхности. Конвективная циркуляция вызывает подъемы и опускания в мантии Земли, что отражается на местных уровнях поверхности. Горячие мантийные материалы, поднимающиеся вверх в виде плюма, могут распространяться радиально под тектонической плитой, вызывая области поднятия. Эти восходящие шлейфы играют важную роль в формировании LIP.
При создании LIP часто имеют протяженность в несколько миллионов км и объемы порядка 1 миллиона км. В большинстве случаев большая часть объема базальтовой LIP закладывается менее чем за 1 миллион лет. Одна из загадок происхождения таких LIP - это понять, как огромные объемы базальтовой магмы образуются и извергаются за такие короткие временные рамки, со скоростью излияний на порядок выше, чем у базальтов срединно-океанических хребтов.
Источник многих или всех LIP по-разному приписывается мантийным шлейфам, процессам, связанным с тектоникой плит или ударам метеоритов.
Хотя большая часть вулканической активности на Земле связана с зонами субдукции или срединно-океаническими хребтами, существуют значительные области долгоживущего обширного вулканизма, известного как горячие точки, которые лишь косвенно связаны с тектоникой плит. Цепь Гавайско-Императорских подводных гор, расположенная на Тихоокеанской плите, является одним из примеров, отслеживающих миллионы лет относительного движения, когда плита движется над горячей точкой Гавайев. По всему миру обнаружено множество горячих точек разного размера и возраста. Эти горячие точки перемещаются относительно друг друга медленно, но на порядок быстрее перемещаются по отношению к тектоническим плитам, что свидетельствует о том, что они не связаны напрямую с тектоническими плитами.
Происхождение горячих точек остается спорным. Горячие точки, достигающие поверхности Земли, могут иметь три различных происхождения. Наиболее глубокие, вероятно, происходят от границы между нижней мантией и ядром; примерно 15–20% имеют такие характеристики, как наличие линейной цепочки морских холмов с возрастающим возрастом, LIP в точке происхождения трека, низкая скорость поперечной волны, указывающая на высокие температуры ниже текущего местоположения трека, и отношения Он - Он, которые считаются соответствующими глубокому происхождению. Другие, такие как Питкэрн, Самоанские и Таитянские горячие точки, по всей видимости, берут свое начало на вершинах больших переходных горячих лавовых куполов (называемых суперсвитерами) в мантии. Остальные, судя по всему, происходят из верхней мантии и, как предполагается, являются результатом распада субдуцирующей литосферы.
Недавние изображения области ниже известных горячих точек (например, Йеллоустон и Гавайи ) с помощью сейсмически-волновой томографии были получены многочисленные свидетельства, подтверждающие относительно узкие, глубокие, конвективные шлейфы, которые ограничены по региону по сравнению с крупномасштабной тектонической циркуляцией плит, в которой они находятся. встроен. На изображениях видны непрерывные, но извилистые вертикальные пути с различным количеством более горячего материала, даже на глубинах, где прогнозируются кристаллографические преобразования.
Основная альтернатива шлейфу Модель - это модель, в которой разрывы вызываются напряжениями, связанными с плитами, которые разрушают литосферу, позволяя расплаву достигать поверхности из неглубоких неоднородных источников. Постулируется, что большие объемы расплавленного материала, образующие LIP, вызваны конвекцией в верхней мантии, которая является вторичной по отношению к конвекции, вызывающей движение тектонических плит.
Это Было высказано предположение, что геохимические данные подтверждают наличие рано сформировавшегося резервуара, который просуществовал в мантии Земли около 4,5 миллиардов лет. Предполагается, что расплавленный материал произошел из этого резервуара, что привело к появлению базальтов на Баффиновых островах около 60 миллионов лет назад. Базальты с плато Онтонг-Ява демонстрируют аналогичные изотопные признаки и признаки микроэлементов, предложенные для резервуара на ранней Земле.
Семь пар горячих точек и LIP, расположенных на противоположных сторонах Земли были отмечены; анализы показывают, что это совпадающее антиподальное расположение вряд ли будет случайным. Пары горячих точек включают большую вулканическую провинцию с континентальным вулканизмом напротив океанической горячей точки. Ожидается, что столкновения крупных метеоритов с океаном будут иметь высокую эффективность в преобразовании энергии в сейсмические волны. Эти волны распространятся по всему миру и снова сойдутся близко к противоположному положению; ожидаются небольшие изменения, поскольку скорость сейсмических волн изменяется в зависимости от характеристик маршрута, по которому распространяются волны. Поскольку волны фокусируются на антиподальном положении, они подвергают кору в фокусе значительного напряжения и предлагают разорвать ее, создавая антиподальные пары. Когда метеорит сталкивается с континентом, более низкая эффективность преобразования кинетической энергии в сейсмическую не должна приводить к созданию противоположной горячей точки.
Была предложена вторая связанная со ударами модель горячей точки и образования LIP, в которой незначительная горячая точка вулканизм возник в местах столкновения крупных тел, а базальтовый вулканизм, вызванный наводнениями, был вызван противоположно сфокусированной сейсмической энергией. Эта модель подверглась сомнению, потому что удары обычно считаются слишком неэффективными с сейсмической точки зрения, а ловушки Декана в Индии не были антиподами и начали извергаться за несколько миллионов лет до удара Чиксулуб в конце мелового периода в Мексике. Кроме того, ни в одном известном земном кратере не было подтверждено ни одного явного примера вулканизма, вызванного ударами, не связанного с расплавленными пластами.
В 1992 году Коффин и Элдхольм первоначально определили термин " крупная магматическая провинция "(LIP), представляющая множество основных магматических провинций с площадью более 100 000 км, которые представляют собой" массивные образования коры преимущественно основных (богатых магнием и железом) экструзионных и интрузивных пород, образовавшихся в результате иных процессов, чем "нормальное" растекание морского дна ". Это первоначальное определение включало континентальные паводковые базальты, океанические плато, большие дайковые рои (эродированные корни вулканической провинции) и окраины вулканических рифтов. Большинство этих LIP состоят из базальта, но некоторые содержат большие объемы ассоциированного риолита (например, группа базальтов реки Колумбия на западе США); риолит обычно очень сухой по сравнению с риолитами островной дуги, с гораздо более высокими температурами извержения (от 850 ° C до 1000 ° C), чем обычные риолиты.
С 1992 года определение «LIP» было расширено и уточнено, и работа над ним продолжается. Некоторые новые определения термина «LIP» включают большие гранитные провинции, такие как те, что находятся в Андах в Южной Америке и на западе Северной Америки. Для обсуждения технических вопросов были разработаны комплексные таксономии.
В 2008 году Брайан и Эрнст уточнили определение, чтобы несколько сузить его: «Большие магматические провинции - это магматические провинции с протяженностью ареала>1 × 10 км, магматическими объемами>1 × 10 км и максимальной продолжительностью жизни ∼50 млн лет. которые имеют внутриплитную тектоническую обстановку или геохимическое сродство и характеризуются магматическими импульсами короткой продолжительности (~ 1–5 млн лет), в течение которых большая часть (>75%) всего магматического объема была размещена. преимущественно мафитовые, но также могут иметь значительные ультраосновные и кремнистые компоненты, а в некоторых из них преобладает кремнистый магматизм ». Это определение делает акцент на характеристиках высокой скорости нарастания магмы события LIP и исключает подводные горы, группы подводных гор, подводные хребты и аномальную кору морского дна.
«LIP» в настоящее время часто используется также для описания обширных областей, а не просто мафические, но все виды магматических пород. Было предложено подразделение LIP на крупные вулканические провинции (LVP) и большие плутонические провинции (LPP), включая породы, образованные «нормальными» тектоническими процессами плит. Кроме того, минимальный порог для включения в LIP был снижен до 50 000 км. Рабочая таксономия, в значительной степени ориентированная на геохимию, которая будет использоваться для структурирования примеров ниже:
На иллюстрации показаны вертикальная дайка и горизонтальный порог. Обширные по воздуху рои дамб, пороговые провинции и крупные многослойные ультраосновные вторжения являются индикаторами LIP, даже когда другие доказательства сейчас не наблюдаются. Верхние базальтовые слои более старых LIP могли быть удалены в результате эрозии или деформированы в результате столкновений тектонических плит, произошедших после формирования слоя. Это особенно вероятно для более ранних периодов, таких как палеозой и протерозой.
Рой гигантских даек, протяженностью более 300 км, является обычным свидетельством сильно эродированных LIP. Существуют как радиальные, так и линейные конфигурации роя даек. Известны радиальные рои протяженностью более 2000 км и линейные рои протяженностью более 1000 км. Линейные рои даек часто имеют большую долю даек по сравнению с вмещающими породами, особенно когда ширина линейного поля составляет менее 100 км. Дайки имеют типичную ширину 20–100 м, хотя сообщалось о ультраосновных дайках с шириной более 1 км.
Дайки обычно субвертикальные или вертикальные. Когда восходящая (формирующая дайку) магма встречает горизонтальные границы или слабые места, например, между слоями в осадочных отложениях, магма может течь горизонтально, образуя порог. Площадь некоторых силловых провинций составляет>1000 км.
Ранняя вулканическая активность основных горячих точек, предположительно являющийся результатом глубинных мантийных плюмов, часто сопровождается паводковыми базальтами. Эти паводковые извержения базальтов привели к образованию больших скоплений базальтовых лав со скоростью, значительно превышающей скорость, наблюдаемую в современных вулканических процессах. Континентальный рифтогенез обычно следует за базальтовым вулканизмом. Наводнения в базальтовых провинциях могут также возникать в результате первоначальной активности горячих точек в океанских бассейнах, а также на континентах. Можно отследить горячую точку до паводковых базальтов большой вулканической провинции; в таблице ниже приведены корреляции между крупными вулканическими провинциями и следом определенной горячей точки.
Извержения или установки LIP, по-видимому, в некоторых случаях происходили одновременно с океанскими аноксическими явлениями и события вымирания. Наиболее важными примерами являются ловушки Декана (событие вымирания меловой и палеогеновый ), Кару-Феррар (плинсбахско-тоарское вымирание ), Магматическая провинция Центральной Атлантики (событие триасово-юрского вымирания ) и Сибирские ловушки (событие пермско-триасового вымирания ).
Предлагается несколько механизмов для объяснения ассоциации LIP с событиями вымирания. Извержение базальтовых LIP на поверхность земли высвобождает большие объемы сульфатного газа, который образует серную кислоту в атмосфере; это поглощает тепло и вызывает значительное охлаждение (например, извержение Лаки в Исландии, 1783 г.). Океанические LIP могут снижать содержание кислорода в морской воде либо за счет прямых реакций окисления с металлами в гидротермальных флюидах, либо за счет цветения водорослей с потреблением большого количества кислорода.
Крупные вулканические провинции связаны с несколько типов рудных месторождений, включая:
Существует ряд хорошо задокументированных примеров крупных магматические провинции, выявленные геологическими исследованиями.
| Провинция | Регион | Возраст (млн лет) | Площадь (млн км) | Объем (млн км) | Также известен как или включает | Справочная информация |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Плато Агульяс | Юго-западная часть Индийского океана, Южная Атлантика, Южный океан | 140–95 | 0,3 | 1,2 | Юго-Восточная Африка LIP., Поднятие Северо-Восточная Джорджия, Возвышение Мод, Ридж Астрид | |
| Базальт реки Колумбия | Северо-запад США | 17–6 | 0,16 | 0,175 | ||
| Базальты затопления Эфиопии и Йемена | Йемен, Эфиопия | 31–25 | 0,6 | 0,35 | Эфиопия | |
| Североатлантическая магматическая провинция | Северная Канада, Гренландия, Фарерские острова, Норвегия, Ирландия и Шотландия | 62–55 | 1,3 | 6,6 | ||
| Ловушки Декана | Индия | 66 | 0,5–0,8 | 0,5–1,0 | ||
| Мадагаскар | 88 | |||||
| Ловушки Раджмахала | 116 | |||||
| Плато Онтонг-Ява | Тихий океан | c.122 | 1,86 | 8,4 | Плато Манихики и Хикуранг i Плато | |
| Высокая Арктика Большая Магматическая провинция | Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Бассейн Свердруп, Амеразийский бассейн и север Гренландия | 130-60 | >1,0 | |||
| Ловушки Парана и Этендека | Бразилия, Намибия | 134–129 | 1,5 | >1 | Магматическая провинция Экваториально-Атлантического океана | |
| Провинция Кару-Феррар | Южная Африка, Антарктида, Австралия и Новая Зеландия | 183–180 | 0,15–2 | 0,3 | ||
| Магматическая провинция Центральной Атлантики | Северная Южная Америка, Северо-Западная Африка, Иберия, Восточная Северная Америка | 199–197 | 11 | 2,5 (2,0–3,0) | ||
| Сибирские ловушки | Россия | 250 | 1,5–3,9 | 0,9–2,0 | ||
| Эмейшаньские ловушки | Юго-Западный Китай | 253–250 | 0,25 | c.0,3 | ||
| Австралия | 1078–1073 | 1,5 | Восточная Пилбара |
Эти LIP в основном состоят из кислых материалов. Примеры:
Эти LIP состоят преимущественно из андезитовых материалов. Примеры включают:
Эта подкатегория включает большинство провинций, включенных в исходные классификации LIP. Он состоит из континентальных паводковых базальтов, океанических паводковых базальтов и диффузных провинций.
Расширение утончает кору. Магма достигает поверхности через излучающие силлы и дайки, образуя базальтовые потоки, а также глубокие и мелкие магматические очаги под поверхностью. Кора постепенно истончается из-за термического проседания, и первоначально горизонтальные потоки базальта поворачиваются и становятся отражателями, падающими в сторону моря. Вулканические рифтовые окраины находятся на границе крупных вулканических провинций. Вулканические окраины образуются, когда рифтогенез сопровождается значительным таянием мантии, при этом вулканизм происходит до и / или во время разрушения континентов. Для окраин вулканических рифтов характерны: переходная кора, сложенная базальтовыми магматическими породами, включая лавовые потоки, силлы, дайки. и габбро, базальтовые потоки большого объема, отражающие последовательности, падающие в сторону моря (SDRS) базальтовых потоков, которые были повернуты на ранних стадиях разрушения, ограниченное проседание пассивной окраины во время и после разрушения и наличие нижней коры с аномально высокими скоростями сейсмических P-волн в телах нижней коры (LCB), что свидетельствует о более низкой температуре и плотной среде.
Примеры вулканических окраин:
Карта Маккензи Рой даек в Канаде Рой даек - это большая геологическая структура, состоящая из основной группы параллельных, линейных или радиально ориентированных даек, внедрившихся в континентальную кору. Они состоят из нескольких или сотен даек, установленных более или менее одновременно во время одного интрузивного события, и являются магматическими и стратиграфическими. Такие рои дамб являются корнями вулканической провинции. Примеры включают:
Серии родственных силлов, которые образовались по существу одновременно (в течение нескольких миллионов лет) из связанных даек, составляют LIP, если их площадь достаточно велика. Примеры включают:
| chapter =игнорируется ()| chapter =игнорируется ()