Международная группа геологов с помощью компьютерного моделирования продемонстрировала, что огромные извержения магмы могут происходить глубже под поверхностью Земли, чем считалось ранее. Такие извержения паводковых базальтов в прошлом вызывали множество глобальных климатических изменений и массовых вымираний.

Крупные извержения магмы на протяжении всей истории Земли вызывали большие потоки базальтовой лавы на континентах. Традиционно считается, что крупнейшие извержения базальта наводнения возможны только в регионах, где континентальные тектонические плиты необычно тонкие, так что глубинный материал мантии может подниматься близко к поверхности Земли. В таких средах с низким давлением плавление горячей мантии может привести к образованию очень большого количества магмы.

Новое исследование, проведенное учеными из Хельсинкского и Орхусского университетов, ставит под сомнение это широко распространенное мнение.

«Идея о том, что извержения паводкового базальта обычно требуют плавления мантии в условиях низкого давления, в значительной степени основана на составах микроэлементов изверженной магмы», — объясняет д-р Юсси Хейнонен из Хельсинкского университета, ведущий автор недавнего журнала Journal of Petrology. статью с описанием этого исследования.

Далее он уточняет, что относительные количества редкоземельных элементов во многих базальтах наводнения указывают на образование магмы в присутствии мантийных минералов низкого давления.

Поддержка компьютерного моделирования

Новое исследование было проведено в рамках исследовательского проекта, посвященного происхождению базальтов, извергавшихся в Южной Африке и Антарктиде, когда эти континенты были соединены друг с другом как части Пангеи около 180 миллионов лет назад.

«Нас заинтересовало появление большинства базальтов наводнения в регионах, где африканские и антарктические тектонические плиты скорее толстые, чем тонкие», — говорит доктор Арто Луттинен, руководитель группы исследователей из Хельсинкского университета. «Более того, мы обнаружили, что многие базальты, которые имеют состав редкоземельных элементов, что указывает на условия формирования высокого давления , на самом деле расположены в тонких областях тектонических плит».

Идея альтернативной гипотезы начала формироваться после того, как команда обнаружила тип базальта в Мозамбике, состав которого свидетельствует об исключительно высоких температурах извержения.

«Эти базальты наводнения заставили нас рассмотреть возможность того, что плавление исключительно горячей мантии может привести к образованию магмы высокого давления с характеристиками микроэлементов, аналогичными магмам низкого давления», — добавляет доктор философии. студентка Санни Турунен из Хельсинкского университета.

Исследователи решили проверить свою гипотезу с помощью инструмента геохимического моделирования REEBOX PRO, который позволяет реалистично моделировать поведение минералов, расплавов и содержания в них микроэлементов во время плавления мантии.

«Мы были очень рады узнать, что моделирование подтвердило нашу гипотезу, предсказав общее потребление граната, диагностического минерала в условиях высокого давления, когда плавление мантии происходило при высоких температурах, на которые указывают базальты наводнения», — говорит доктор Эрик Браун. Орхусский университет, соавтор статьи и один из разработчиков инструмента REEBOX PRO.

Таким образом, магмы, образовавшиеся при высоком давлении, могут химически напоминать магмы низкого давления, когда мантийный источник очень горячий. Кроме того, результаты показали выживание граната при относительно низких давлениях, когда для моделирования был выбран другой тип мантийного источника.

«Наши результаты помогают нам понять очевидное противоречие между появлением южноафриканских и антарктических паводковых базальтов и их характеристиками микроэлементов. Самое главное, мы показываем, что объемные паводковые базальты могут образовываться в регионах с толстыми тектоническими плитами и что состав микроэлементов паводковые базальты являются ненадежными вестниками глубин зарождения магмы, если не учитывать влияние температуры и состава мантии», — заключают авторы.