哥倫比亞河玄武巖的隆升使俄勒岡大學(xué)的研究人員能夠更好地了解14-16百萬年前的巖漿如何塑造了該地區(qū)，以及為什么在一系列火山噴發(fā)過程中釋放的溫室氣體并未觸發(fā)全球滅絕事件。

這些見解發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》中，是從地殼物質(zhì)中氧和氫同位素的分析得出的。巖漿和原始巖石現(xiàn)在因地質(zhì)抬升和侵蝕而暴露出來。

哥倫比亞河洪水玄武巖代表最年輕的大陸洪水玄武巖是地球上省，也是保存最完好的省之一。它覆蓋約210,000平方公里，從俄勒岡州東部和華盛頓延伸至愛達(dá)荷州西部和內(nèi)華達(dá)州北部。

該研究的關(guān)鍵是來自22個(gè)不同堤防的27個(gè)樣本，這些堤防是巖壁的巖漿體，在噴發(fā)時(shí)切穿了片狀的熔巖流景觀。例如，1600萬年前由玄武巖漿和花崗巖混合而成的瓦洛納巖床中有一個(gè)10米厚的支線堤壩，可能長達(dá)七年才用作巖漿管道。它形成了最大的地表熔巖流之一，并化學(xué)改變了周圍約100米的基巖。

“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高溫玄武巖漿侵入地殼時(shí)，它會(huì)使地下水沸騰并使其路徑內(nèi)和附近的所有物質(zhì)揮發(fā)，從而導(dǎo)致巖石中的化學(xué)和同位素變化以及溫室氣體的釋放。，”該系教授伊利亞·賓德曼(Ilya Bindeman)說。負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的地球科學(xué)。

來自三個(gè)國家的七人研究小組總結(jié)說，在整個(gè)巖漿停止流動(dòng)之后，整個(gè)洪水-玄武巖區(qū)域的供暖效應(yīng)可能持續(xù)了約150年，形成了今天在該地區(qū)可見的景觀。

賓德曼說：“在西北太平洋地區(qū)，我們非常珍惜的哥倫比亞河玄武巖。” “它們現(xiàn)在被抬升和侵蝕到可以使我們對這些玄武巖與以前的巖石的接觸進(jìn)行采樣的水平。如今，相同的過程每小時(shí)都發(fā)生在中海脊之下以及大陸上的每個(gè)地方。我們已經(jīng)了解了腳下正在發(fā)生的一切。”

與化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬表明，該地區(qū)的原始變質(zhì)的水加熱巖石，變質(zhì)巖石通過的沉積和固化而形成沉積物和受噴發(fā)有機(jī)物相對較低的水平會(huì)產(chǎn)生約18的釋放十億噸的二氧化碳和甲烷。一千兆噸等于十億噸。

研究合著者地球科學(xué)教授萊夫·卡爾斯特羅姆(Leif Karlstrom)指出，單??個(gè)哥倫比亞河玄武巖噴發(fā)分別比934年和1783年冰島Eldgja和Laki火山噴發(fā)的歷史上最大的噴發(fā)大10到100倍。與Bindeman一起是俄勒岡州火山學(xué)中心的成員。

拉基火山噴發(fā)卡爾斯特倫說，造成數(shù)千人喪生釋放了來自火山的溫室氣體，產(chǎn)生的一年沒有夏季，隨后在歐洲和北美地區(qū)則是溫暖的一年。

研究人員得出結(jié)論，雖然哥倫比亞河噴發(fā)在150萬年中釋放了210,000立方公里的玄武巖漿，導(dǎo)致了全球氣候影響，但并未造成大規(guī)模滅絕，例如在大約2.5億年前的類似時(shí)間尺度上，噴發(fā)引發(fā)了滅絕。形成了西伯利亞陷阱。

研究小組從理論上講，區(qū)別在于該地區(qū)的地質(zhì)情況。哥倫比亞河玄武巖噴發(fā)發(fā)生在火成巖殼中，其中含有少量有機(jī)物，這些有機(jī)物可以通過熱液加熱釋放出來。西伯利亞圈閉中的噴發(fā)發(fā)生在富含有機(jī)物的沉積巖中。

研究人員指出，盡管新發(fā)現(xiàn)表明堤防周圍類似的區(qū)域規(guī)模的地下水循環(huán)是全球洪水玄武巖火山活動(dòng)的標(biāo)志，但其后果可能并不總是造成大規(guī)模的災(zāi)難性后果。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在哥倫比亞河玄武巖和可能的相關(guān)黃石熱點(diǎn)中，熱液循環(huán)表現(xiàn)為巖石中的微妙的同位素信號(hào)，即氧同位素的消耗。