40 Ar/ 39 Ar dateringer som er foretatt i denne studien, gir alderne 62.6 Ma, 61.3 Ma og 59.6 ±

Transkript

1 Tittel: Morgan Ganerød har avlagt Ph.D graden Geochronology and Paleomagnetism of Large Igneous Provinces The North Atlantic Igneous Province and the Seychelles Deccan Traps Ifølge hans avhandlig så er det en romlig sammenheng mellom den nordatlantiske magmatiske provins 62 millioner år siden og seismisk hastighetsanomalier ved kjerne-mantel grensen 2800km nede i jorden. Denne studien har som mål å belyse erupsjonsdynamikken i NAIP og Seychellene/Deccan Traps for å teste Plume Generation Zone hypotesen, ved å benytte paleomagnetisme og geokronologi som viktigste verktøy. Store magmatiske provinser (Large Igneous Provinces, LIPs) er et resultat av prosesser i mantelen, prosesser som har foregått på vår dynamiske planet gjennom hele dens geologiske historie. Den mest populære hypotesen som forklarer deres opphav er mantelsøylestrømmer, en opprinnelig soppformet termisk anomali med varmt materiale som kommer fra kjernemantel grensen (2800 km) eller fra den øvre mantel. Et viktig fokus i dagens LIP forskning er hvordan disse kan assosieres med objekter i mantelen som en kan anskueliggjøre gjennom seismisk tomografi. Et fellestrekk i alle tomografimodeller som er tilgjengelig i dag er tilstedeværelsen av to lav-skjærbølgehastighetsprovinser (Large Low Shear-wave Velocity Provinces, LLSVP), den Afrikanske og den nesten antipodale Stillehavs-LLSVP, begge lokalisert nær kjerne-mantel grensen. Nyere forsking har dokumentert en romlig forbindelse mellom beliggenheten av mange yngre LIPs (<300 Ma), samt dagens heteflekker (hotspots), med -1% lavhastighetskonturlinjen av disse LLSVP. Morgan Ganerød har undersøkt to kjente LIPs; den tidlig Palaeogene Nord Atlantiske Magmatiske Provins (North Atlantic Igneous Province, NAIP) og den sen Kritt tidlig Palaeogene Deccan Traps, bestående av den vestre delen av det indiske fastlandet og fragmenter i Indiahavet. Begge provinser har nokså lik alder, de ble begge delt av rifting og har fortsatt en aktiv spredningsrygg. Mens Deccan Traps er romlig tilknyttet LLSVP, er en slik kobling ikke like klar for NAIP. Basert på paleogeografiske rekonstruksjoner og geokjemiske observasjoner har dannelsen av NAIP har vært knyttet til den proto-islandske mantelsøylestrømmen. Siden slutten av 1980-årene har mye av forskningsfokuset av NAIP vært styrt av forståelsen av det genetiske forholdet mellom magmatismen og posisjonen til Island heteflekken og hvordan denne kan være relatert til mantelsøylestrø(mer) gjennom Kenozoikum. Men til tross for mange tilgjengelige data, med temporære og kjemofysiske bånd mellom bergartene i NAIP, så har hotspot spor/bevegelse og kontinental oppsprekning ikke vist seg å passe inn i en enkel regional og konsistent geodynamisk modell. Å benytte Island heteflekken som en modell for magmatismen i alle deler av provinsen har vært problematisk. For å belyse den Tertiære utviklingen av Nord Atlanteren ytterligere, har vi foretatt en omfattende prøvetaking for paleomagnetisk analyse og 40 Ar/ 39 Ar analyser på lavafeltene på Isle of Skye og Isle of Mull i Skottland og på Antrim i Nord Irland.

2 Vi har funnet en god overensstemmelse med eldre paleomagnetiske data fra BTIP og NAIP. Selv om en større spredning av paleomagnetiske poler er funnet blant data fra Vest-Grønland, er polene for NAIP som helhet godt gruppert. Studiene er fra bergarter med veldefinerte aldre, og gjennomsnittspolen er derfor pålitelig. Mens de fleste sub-provinsene i NAIP har veldefinerte aldre, har alderen av formasjonene som utgjør Antrim Lava Group (ALG) i Nord-Irland, vært mindre godt dokumentert. 40 Ar/ 39 Ar dateringer som er foretatt i denne studien, gir alderne 62.6 Ma, 61.3 Ma og 59.6 ± 0.6 Ma (2σ) for henholdsvis Lavere, Inter og Øvre Basalt Formasjon (LBF, IBF og UBF). Påliteligheten av alderen av LBF er forsterket med en datering på 61.3 ± 0.11 Ma som ble oppnådd ved CA-TIMS U Pb metoden på Tardree ryolitten, som tilhører IBF. ALG har revers magnetisk polaritet i alle formasjoner. De nye radiometriske aldrene spenner over magnetokronene C26r, C27n og C27r (GTS2004), noe som innebærer at en kron med normal polaritet ble ikke registrert i vår paleomagnetiske undersøkelse, eller at en kron (C27n) ikke befinner seg i ALG. Denne korte normale kronen (0,333 Ma) sammenfaller sannsynligvis med den Interbasaltiske hiatus (IBF), en lang epoke med laterittisering av IBF. Dette plasserer LBF i magnetokron C27r og impliserer at LBF er eldre enn den laveste delen av Vaigat Formasjonen i Vest-Grønland som dokumenterer magnetokron C27n. Platerekonstruksjoner ved 60 Ma og 63 Ma for h.h.v. NAIP og Seychellene plasserer begge provinsenen nær den nedprojiserte kanten av LLSVP ved kjerne-mantel grensen, noe som indikerer at en dyp mantelkilde var opphav til vulkanismen, både i NAIP og Seychellene / Deccan, samtidig som det underbygger "Plume Generation Zone" hypotesen. Implikasjonen for NAIP er imidlertid at den tilbakeprojiserte Island Hotspoten ligger for langt nord til at den kan forklare pre- og syn-driftmagmatismen (63-55 Ma). Dette krever en ekstra tidlig-tertiær plume lokalisert lenger sør i Nord-Atlanteren.

3 Figur 1. Geografisk lokasjon av studieområdene: (b) den Nordatlantiske Magmatiske Provins og (c) Deccan Traps med mikrokontinentet Seychellene. Før spredningen startet ved Carlsbergryggen for 63 millioner år siden, hang Seychellene og det Indiske kontinentet sammen.

4 Figur 2. Rekonstruerte erupsjonslokasjoner for noen store magmatiske provinser i et paleomagnetisk referansesystem (rosa sirkler) og dagens lokasjon av varmeflekker (stjerner), ser ut til å passe god overens med marginen av anomalien ved kjerne-mantel grensen. En sterkere årsakssammenheng med den Afrikanske LLSVP er synliggjort i dette arbeidet for den nordatlantiske magmatiske provins (b) basert på paleomagnetiske data fra provinsen alene, enn tidligere studier basert på globale data. Hvis en antar at den Islandske varmeflekken er fiksert i mantelen mens litosfæren beveger seg uavhengig (plate tektonikk), kan ikke den forklare magmatismen 60 millioner år siden.

5 Giant Causeway ved nordkysten av Nord-Irland er en av de mest spektakulære basaltformasjoner i verden. Den er prøvetatt i dette studiet. Denne ble dannet 61.3 millioner år siden.

6 Feltarbeid ved North Island, Seychellene. Fra venstre: Morgan Ganerød, Lew Ashwal, Sue Webb, Trond Trosvik, Trishya Owen-Smith og Stephanie Werner. Prøvetaking for paleomagnetiske analyser.