Ensimmäiset suorat todisteet eteläisen Afrikan jurakautisten laakiobasalttien pluumilähteestä

Valtavat magmapurkaukset ovat menneisyydessä aiheuttaneet maailmanlaajuisia sukupuuttoja ja ilmaston mullistuksia. Kahden kilpailevan selitysmallin kannattajat ovat käyneet purkausten alkuperästä kiihkeää väittelyä. Onko tuhoisien purkausten syynä Maan pintaosan halkeaminen vai aiheutuvatko mullistukset planeetan sisuksista kohoavista kuumista virtauksista, maapallon vaipan pluumeista?

Eräs maapallon suurimmista vulkaanisista systeemeistä purkautui jurakaudella noin 180 miljoonaa vuotta sitten juuri ennen Pangaean supermantereen hajoamista ja jätti jälkeensä paksuja kivettyneitä laavavirtoja eteläiseen Afrikkaan ja itäiselle Etelämantereelle. Purkaus aiheutti maailmanlaajuisen ympäristötuhon ja lajien sukupuuttoja. Nämä etelä-afrikkalaisen Karoon magmaprovinssin tapahtumat etenivät hyvin nopeasti ja ne on usein yhdistetty syvästä vaipasta kohonneeseen pluumiin. Pluumimallin uskottavuus on kuitenkin kärsinyt sitä tukevien suorien todisteiden puutteesta, sillä laavakerroksissa ei ole havaittu pluumille ominaista koostumusta.

– Näyttää siltä, että Luenha-pikriitit ovat ensimmäisiä laavanäytteitä, jotka saattaisivat olla peräisin vaipan pluumista, ja jotka siksi soveltuvat lähteensä ominaisuuksien määrittämiseen, toteaa tohtorikoulutettava Sanni Turunen Luonnontieteellisestä keskusmuseosta Luomuksesta, joka on osa Helsingin yliopistoa. Luenha-pikriittien koostumus viittaa monin tavoin erilaiseen kuumaan lähteeseen kuin aikaisemmin tutkitut saman magmaprovinssin vaippalähteet. Ne ovat koostumukseltaan samankaltaisia kuin muiden maapallon vulkaanisten alueiden laavat, joiden lähteen on tulkittu sijaitsevan syvällä maapallon vaipassa. Pikriitit ovat saaneet nimensä tutkimusalueen Luenha-joesta.

– On hyvin tärkeää ymmärtää, että Karoon magmaprovinssin kaltaisissa suurissa ja kompleksisissa vulkaanisssa systeemeissä useat eri lähteet ovat voineet tuottaa suuria määriä kivisulia, selittää professori Daúd Jamal mosambikilaisesta Eduardo Mondlane –yliopistosta.

– Sekä oman ryhmämme että muiden ryhmien aikaisemmat tutkimukset ovat viitanneet Karoon kivisulien syntyneen lähinnä maapallon ylävaipassa, mutta uudet tuloksemme osoittavat että myös syvän vaipan pluumi toimi magmojen lähteenä, lisää akatemiatutkija Jussi Heinonen Helsingin yliopiston Geotieteiden ja maantieteen osastolta.

Luenhan pikriitit näyttävät edustavan eteläisen Afrikan laakiobasalttikerrosten pääasiallista lähdettä.

– Oli kiehtovaa havaita, että Luenha-pikriitit paljastavat juuri sellaisen magmalähteen, joka on voitu ennustaa basalttilaavojen koostumuksista, mutta jonka olemassaoloa ei ole ennen pystytty vahvistamaan havainnoin, kuvailee Luomuksen yli-intendentti Arto Luttinen. Tutkimuksen mukaan Luenha-pikriiteistä saatu tieto tukee hypoteesia pluumilähteestä, joka on säilyttänyt maapallon alkuperäisen vaipan koostumuksen hämmästyttävän hyvin. Tämä on globaalisti hyvin harvinaista, sillä konvektio on sekoittanut maapallon vaippaa tehokkaasti jo 4,5 miljardin vuoden ajan.

Vaippalähteen iän ja kehityshistorian selviäminen vaativat lisävahvistusta tulevista isotooppitutkimuksista.

– Mikä Luenha-pikriittien lähteen tarkka luonne onkaan, uskomme, että löytämämme kivet ovat merkittävä pala tämänkaltaisten monimutkaisten jättiläispurkausten alkuperän ymmärtämisessä, Turunen toteaa.

Tutkimusartikkeli julkaistaan Lithos-lehdessä 346-347C joulukuussa 2019. Se on avoimesti luettavissa elektronisessa muodossa.