Los geólogos de Princeton, Jennifer Kasbohm y Blair Schoene, utilizaron pequeños cristales de circón encontrados en la ceniza volcánica para reescribir la línea de tiempo de las erupciones de los basaltos de inundación del río Columbia. una serie de flujos de lava masivos que coincidieron con un antiguo período de calentamiento global hace 16 millones de años. Aquí, El estudiante universitario Josh Murray ('18) se encuentra en la base de un acantilado que muestra una capa de ceniza volcánica gris, encontrado entre dos flujos de basalto, que produjo circonitas que restringieron la edad del basalto de Wanapum. Crédito:Jennifer Kasbohm, Departamento de Geociencias de la Universidad de Princeton
Imagínese un enorme volcán en erupción en el noroeste del Pacífico, vertiendo lava a través de Washington, Oregon e Idaho. Imagínese la lava fluyendo hasta que se llenen los valles de los ríos. Hasta que los arbustos y los arbustos queden enterrados en la roca líquida. Hasta que los árboles más altos estén completamente cubiertos.
Hace unos 16 millones de años, esto ocurrió.
La lava estalló en pulsos, finalmente enterrando la región a la altura de un edificio de 30 pisos. Si la lava se hubiera esparcido uniformemente sobre los 48 estados más bajos en lugar de permanecer concentrada en el noroeste, cubriría el país a una profundidad de unos 80 pies.
Antes de ahora, la mayoría de los geólogos creían que se necesitaron casi 2 millones de años para hacer erupción toda esa lava, colectivamente conocidos como "los basaltos de inundación del río Columbia". Pero los investigadores de Princeton están publicando hallazgos hoy que muestran que sucedió más del doble de rápido de lo que se creía anteriormente. con el 95 por ciento en erupción dentro de un 750, Ventana de 000 años.
Los basaltos de inundación han fascinado a los geólogos durante siglos. Como los eventos volcánicos más grandes de la Tierra, han estado implicados en extinciones masivas, como el mayor evento de extinción en la historia de la Tierra, Hace 252 millones de años. No hubo extinción masiva hace 16 millones de años, pero hubo un evento climático importante en ese momento, conocido como el Clima Óptimo del Mioceno Medio (MMCO), un evento de calentamiento global con altas temperaturas y niveles elevados de dióxido de carbono atmosférico.
Los mismos volcanes que hacen erupción de roca líquida también expulsan gases de efecto invernadero, por lo que los geólogos se han preguntado si hubo una conexión entre los basaltos de la inundación y el evento de calentamiento global de MMCO. Solo un problema:antes de ahora, nadie estaba muy seguro sobre el momento de la inundación de basaltos del río Columbia.
Los geólogos de Princeton, Jennifer Kasbohm y Blair Schoene, utilizaron pequeños cristales de circón encontrados en la ceniza volcánica para reescribir la línea de tiempo de las erupciones de los basaltos de inundación del río Columbia. una serie de flujos de lava masivos que coincidieron con un antiguo período de calentamiento global hace 16 millones de años. Palouse Falls State Park en Washington presenta una excelente exposición de los flujos de lava del basalto de Wanapum, la segunda formación más joven del Columbia River Basalt Group. Crédito:Jennifer Kasbohm, Departamento de Geociencias de la Universidad de Princeton
"Para responder a la pregunta de si los basaltos de la inundación del río Columbia causaron el MMCO, necesitamos conocer el momento de las erupciones y los cambios climáticos con la mayor precisión posible, "dijo Blair Schoene, profesor asociado de geociencias.
"Para hacerlo mas simple, la gente no sabía exactamente cuándo ni durante cuánto tiempo entró en erupción el Grupo de basalto del río Columbia, lo que dificultó la exploración de una relación causal con la MMCO, "dijo Jennifer Kasbohm, estudiante de posgrado y autor principal del artículo que aparece hoy en la revista Avances de la ciencia .
Para ayudar a explicar la escala de las erupciones, Kasbohm trazó un paralelo con la erupción Eyjafjallajökull de 2010 en Islandia. "La erupción islandesa cerró los aeropuertos de Europa durante una semana, afectando a 10 millones de viajeros, y hubo interrupciones periódicas de las aerolíneas durante el mes siguiente, ", dijo." Ahora imagina tener una de esas erupciones islandesas cada 8 meses durante 750, 000 años seguidos, y eso le daría nuestra tasa de erupción prevista para los basaltos del río Columbia ".
Tres estudiantes acompañaron a Kasbohm y Schoene en el laboratorio y en el campo, contribuyendo a su investigación mientras completaban sus propios proyectos:Josh Murray de la Clase de 2018, Sam Bartusek '20 y Kyle Duffey '19. "El proyecto implicó siete semanas de trabajo de campo, con muchos días por encima de los 100 grados Fahrenheit, "dijo Kasbohm." Nos encontramos con un puñado de serpientes de cascabel, numerosas arañas, lugareños amables y serviciales, y logramos ir un paso por delante de los incendios forestales de la región ".
Buscaban circonitas, minúsculos minerales que contienen trazas de uranio. Tiempo extraordinario, el material naturalmente radiactivo se descompone en plomo, por lo que los geólogos pueden usar la proporción de uranio para calcular exactamente cuántos años tiene el circón. Desafortunadamente para los geólogos, Los flujos de lava basáltica como los basaltos de la inundación del río Columbia no tienen la química adecuada para hacer circones, así que hasta ahora Los geólogos han tenido que conformarse con fechas con incertidumbres de más de un millón de años, producido a través de otros métodos de datación.
"Para probar un vínculo causal entre el clima y las erupciones, un millón de años no es suficiente, "dijo Schoene.
Los geólogos de Princeton, Jennifer Kasbohm y Blair Schoene, utilizaron pequeños cristales de circón encontrados en la ceniza volcánica para reescribir la línea de tiempo de las erupciones de los basaltos de inundación del río Columbia. una serie de flujos de lava masivos que coincidieron con un antiguo período de calentamiento global hace 16 millones de años. Jennifer Kasbohm, un estudiante de posgrado en geociencias, se encuentra sobre una capa de ceniza roja suave en Steens Mountain en Oregon, donde encontró circones que limitaban la edad de la formación más antigua del Grupo de basalto del río Columbia. Crédito:Josh Murray, Universidad de Princeton
Los investigadores evitaron la falta de circonitas en las rocas de lava al observar las capas de ceniza volcánica entre las capas de basalto. La ceniza provino de los volcanes Cascade cercanos (incluido el Monte Saint Helens), que contienen circón y estaban en erupción casi al mismo tiempo que las enormes lavas.
En su laboratorio de Princeton, Kasbohm y Schoene separaron circones de 0,1 mm de las rocas de 16 millones de años, midió las proporciones isotópicas de uranio y plomo, y precisó las edades de los flujos de lava individuales dentro de unas pocas decenas de miles de años. "Esa precisión es básicamente lo mejor que puede hacer con cualquier cronómetro para muestras de esta edad, aunque 10, 000 años parece mucho, por lo que nuestro método es el estándar de oro, " ella dijo.
"This is the most significant paper to come out about the Columbia River flood basalts in a decade or two, " said Stephen Reidel, a research professor of geology at Washington State University-Tri-Cities, who has studied these lava flows since 1972 and contributed to the analysis of this research. "Jenn and Blair deserve a lot of compliments for thinking to look at the zircons in the ash beds between the flows.... Of course, now we're going to have to go back and re-calculate everything that used the old timeline or eruption rate. That's okay—that's part of the fun."
With their more precise timeline, Kasbohm and Schoene have now shown that the prehistoric climate change did start very close in time to the beginning of the eruptions, but further work is needed to pin down the connection between them.
This 16-million-year-old climate change event is the last time that carbon dioxide concentrations in the atmosphere shot above 400 parts per million—until the last decade.
"The MMCO could be a parallel to our current climate, and further work investigating the timing and duration of that event will tell us more about how we can expect Earth to recover from anthropogenic climate change, " Kasbohm said. For instance, if the climate stayed warm for a million years after the volcanoes stopped erupting, as now looks possible, that could have significant implications for predicting how long the atmosphere will respond to human-caused global warming.
"Time matters, " said Kasbohm, "whether we're trying to learn about Earth's past or its future. It's very empowering to use tiny minerals to tell the story of these voluminous rocks."
El artículo, "Rapid eruption of the Columbia River flood basalt and correlation with the mid-Miocene climate optimum, " is published in the Sept. 19 issue of Avances de la ciencia .
