Große Magmatische Provinzen bestehen aus massiven magmatischen Ablagerungen und Intrusionen. Während ihr Bildungsprozess noch heftig diskutiert wird, stehen Relevanz und Impact auf Umwelt außer Frage. Es ist also wichtig, die zeitliche, petrologische und geodynamische Bildung von Große Magmatische Provinzen zu verstehen.
Große magmatische Provinzen lassen sich sowohl auf Kontinenten als auch im Ozean finden. Zu ihnen werden kontinentale Flutbasaltprovinzen, vulkanische passive Kontinentalränder, ozeanische Plateaus, untermeerische Rücken und Ozeanbecken Flutbasalte gezählt. Der Magmatismus, welcher mit Großen Magmatischen Provinzen in Verbindung gebracht wird, wird auf 10 % des Massen- und Energietransfers vom tiefen Erdinnern an die Erdoberfläche abgeschätzt. Dieser Transfer ist deutlich episodisch in geologischen Zeitabschnitten, d.h. in Millionen von Jahren. Große Magmatische Provinzen haben signifikante Auswirkungen auf die Umwelt. Basaltische Eruptionen an der Erdoberfläche setzen enorme Mengen an Wärme und flüchtige Gasen/Elemente wie CO2, Schwefel, Chlor und Fluor frei. Abhängig von der geographischen Breite können diese flüchtigen Gase/Elemente leicht die Stratosphäre (12-50 km der Atmosphäre) erreichen, wo sie eine längere Verweildauer haben und sich weiter über den Globus verbreiten können; sie haben also dort eine stärkere Auswirkung auf das Klima. Die Bildung von Großen Magmatischen Provinzen ist weiterhin als Ursache der Freisetzung von Methan über das Schmelzen von Gashydraten identifiziert worden.
Es wird angenommen, dass ozeanische Plateaus und kontinentale Flutbasaltprovinzen durch Eruptionen von einem Schlotsystem oder einem System von Spalten gebildet werden. Auf diese Weise können Magma-fördernde Gebiete gleichzeitig eine einzige Große Magmatische Provinzen bilden, wie wir es z.B. für Island beobachten können, das ein Konglomerat von vielen Vulkanen ist.
Es ist interessant zu sehen, dass die Mehrzahl der weltweit gefundenen Großen Magmatischen Provinzen im Zeitraum zwischen 150 und 50 Millionen Jahren vor heute gebildet wurde. Sehr wenige Große Magmatische Provinzen entstanden vor 150 Millionen Jahren vor heute und nach 50 Millionen Jahren vor heute. Im gleichen Zeitraum waren die Bildungsraten vom Meeresboden ebenfalls erhöht. Die Episodizität der Ablagerung von Großen Magmatischen Provinzen scheint Variationen in der Zirkulation des Erdmantels zu reflektieren; der Zeitraum 150-50 Millionen Jahre vor heute scheint eine sehr aktive Zeit zu repräsentieren, eine Art Sodbrennen des Erdmantels. Im gleichen Zeitabschnitt war der globale Ozean durch starke chemische Variationen, hohe Temperaturen, hohen Meeresspiegel, episodische Ablagerung von Schwarzschiefern, hohe Produktion von Kohlenwasserstoffen und Massensterben von marinen Organismen gekennzeichnet. Es wird ein ursächlicher Zusammenhang dieser Umweltveränderungen mit der Bildung Großer Magmatischer Provinzen vermutet.
Um die Bedeutung der Bildung Großer Magmatischer Provinzen für die Umwelt zu verstehen und zu quantifizieren, müssen seismische Studien in Verbindung mit einer Beprobung nicht nur der Oberfläche, sondern auch der tieferen Struktur (etwa durch Bohrungen) durchgeführt werden. Diese Untersuchungen sollten dann durch eine numerische Simulation der Ausbreitung von flüchtigen Gasen/Elementen und Wärme sowohl in der Atmosphäre als auch im Ozean und des Effekts auf Flora und Fauna komplettiert werden.
Bei der Trennung Afrikas und der Antarktis während des Zerfalls des Gondwana-Superkontinents kam es nicht nur zur Bildung der ozeanischen Becken, sondern durch vermehrten Magmatismus wurden auch ozeanische Plateaus und Rückensysteme gebildet. Dabei kam es zum Eintrag von großen Mengen an Wärme und flüchtigen Gasen/Elementen in die Atmosphäre, diese bildeten aber auch Hindernisse für den beginnenden Wassermassenaustausch zwischen indischem und atlantischem Ozean und haben so entscheidend Klima und ozeanische Zirkulation beeinflusst. Wie unsere Arbeitsgruppe die Entstehungsgeschichte rekonstruiert und Beiträge zum besseren Verständnis des Bildung dieser Großen Magmatischen Provinz und der Auswirkungen auf die Klimaentwicklung leistet finden Sie auf der englischen Version dieser Webseite (dort unter South African Super LIP).
Diese Arbeiten sind vom Bundesministerium für Bildung, Forschung und Technologie unter den Kennzeichen 03G0532A 'SETARAP", 03G0182A 'AISTEK-I' und 03G0232A 'SLIP' gefördert worden.
Im Südwestpazifik existieren drei große magmatische Plateaus (LIPs): das Ontong Java Plateau mit >1.5 Millionen km2, das Manihiki Plateau mit vermutlich 0.8 Millionen km2 und das Hikurangi Plateau mit ca. 0.35 Mill. km2. Die Entstehung der LIPs im Südwestpazifik wird kontrovers diskutiert, z.B. ist unklar, ob sie ihren Urspung in einem gemeinsamen „Superplume“ haben (Greater Ontong Java Plateau Event). Andere Untersuchungen erbrachten Hinweise darauf, dass das Hikurangi Plateau gemeinsam mit dem Manihiki Plateau entstand. Wären alle drei Plateaus durch ein vulkanisches „Mega“-Ereignis entstanden, so würden dessen Produkte fast 1% der Erdoberfläche bedecken. Dies hätte zum einen Auswirkungen auf unser Verständnis für die Prozesse, die im Erdmantel stattfinden, als auch für die Variabilität des Klimas, da bei der Eruption solch enormer Magmamengen auch große Mengen an CO2 freigesetzt und an die Hydrosphäre und Atmosphäre abgegeben werden. Wie unsere Arbeitsgruppe die Entstehungsgeschichte rekonstruiert und Beiträge zum besseren Verständnis der Bildung und des Zerfalls dieser Großen Magmatischen Provinz und der Auswirkungen auf die Klimaentwicklung und Zirkulation im Pazifik leistet finden Sie auf der englischen Version dieser Webseite (dort unter Manihiki Plateau).
