Maailman suurimmat laavapurkaukset

FT Jussi Heinonen (Luonnontieteellinen keskusmuseo)

Mantereiset laakiobasaltit – maailman suurimpien ilmanalaisten laavapurkausten jäänteitä

Mantereiset laakiobasalttiprovinssit ovat maapallon suurimpia tunnettuja ilmanalaisia vulkaanisia muodostumia. Niiden syntyyn on vaadittu vaippaperäistä kivisulaa eli magmaa jopa neljä miljoonaa kuutiokilometriä, joka vastaa n. 200-kertaisesti Itämeren vesitilavuutta. Laakiobasaltteja esiintyy kaikilla mantereilla ja niiden purkautumisella on ollut suuri vaikutus elämän ja ilmaston kehitykseen läpi maapallon historian. Näiden valtavien geologisten muodostumien alkuperä on kuitenkin edelleen suureksi osaksi hämärän peitossa.

Laakiobasalttien esiintyminen

Oheiseen karttaan (kuva 1) on merkitty tunnetut laakiobasalttiprovinssit ja laakiobasalttimaisia piirteitä omaavat muut suuret magmaprovinssit viimeisen n. 500 miljoonan vuoden ajalta. Nuorin mantereinen laakiobasalttimuodostuma löytyy Columbia-jokea ympäröivältä tasangolta läntisistä Yhdysvalloista. Sen magmaattinen aktiivisuus alkoi n. 17 miljoonaa vuotta sitten ja päättyi suurimmaksi osaksi n. 6 miljoonaa vuotta sitten, samoihin aikoihin kun ihmisen esi-isät laskeutuivat puista Afrikassa. Joidenkin tutkijoiden mielestä tämän laavatasangon synty liittyy Yhdysvaltojen alla mahdollisesti puhisevaan vaipan kuumaan pisteeseen, jonka on myös ehdotettu olevan syyllinen upeista geysireistään tunnetun Yellowstonen kansallispuiston vulkaaniseen aktiivisuuteen.

Vanhimmat vakuuttavat jäljet laakiobasalteista ovat yli 2700 miljoonan vuoden ikäiset laaja-alaiset Abitibin vihreäkivialueet Kanadassa. Näin vanhojen vulkaanisten muodostuminen alkuperän määrittäminen on usein haastavaa, sillä ne ovat miltei poikkeuksetta voimakkaasti metamorfoituneita ja moninkertaisesti poimuttuneita muinaisissa vuorijononmuodostuksissa. Myös eräille Suomessa esiintyville ikivanhoille metavulkaanisille muodostumille on ehdotettu laakiobasalttialkuperää: näitä ovat mm. Keski-Lapin vihreäkivivyöhykkeeltä kuvatut Sallan ja Onkamon 2400 miljoonaa vuotta vanhat muodostumat.

Jotkin laakiobasalttimuodostumat näyttävät jakautuvan usean eri mantereen kesken: näitä ovat mm. Keski-Atlantin magmaprovinssi, Paraná-Etendeka ja Karoo. Tämä ensi näkemältä merkillinen ominaisuus johtuu mannerliikunnoista: Amerikka, Euraasia, Afrikka, Australia ja Etelämanner muodostivat n. 300 miljoonaa vuotta sitten Pangea-nimisen supermantereen. Tämän supermantereen alkaessa pirstoutua nykyisenkaltaisiin osiinsa eri mannerkappaleiden välisiin repeämiin purkautui laakiobasaltteja, joiden jäänteet sitten jatkoivat matkaa uusien isäntämantereidensa mukana Atlantin ja Intian valtamerten levitessä.

Yhteys sukupuuttoihin ja ilmastonmuutoksiin

Laakiobasalttipurkauksissa vapautuneilla kaasu- ja hiukkaspäästöillä on ollut merkittävä vaikutus maapallon ilmaston ja elämän historiassa. Välittömiä purkausten vaikutuksia ovat olleet myrkky- ja hiukkaspilvet sekä tietysti itse laavavirrat, jotka käytännössä ovat tuhonneet kaiken tielleen osuneen tuhansien neliökilometrien alueelta. Välillisiä vaikutuksia on syntynyt, kun kaasut ja hiukkaset ovat levinneet ilmakehän eri kerroksiin ympäri maapalloa: seurauksena on ollut happosateita, epätavallisen voimakkaita sääilmiöitä sekä pitkiä ja kylmiä talvia. Esimerkiksi maapallon ankarin massasukupuutto, jossa 96 % merieläinlajeista ja 70 % maaselkärankaislajeista hävisi maapallolta permikauden lopussa n. 250 miljoonaa vuotta sitten, on yhdistetty Siperian valtavassa laakiobasalttipurkauksessa vapautuneisiin kaasuihin. Sen lisäksi, että Siperian alla muodostuneen kivisulan määrä oli aivan omaa luokkaansa, nämä sulat sekoittuivat vielä Siperian tasangon rikki- ja klooripitoisten sedimenttikivien kanssa moninkertaistaen näin kivisulan alkuperäisen kaasupitoisuuden. Muita sukupuuttoihin yhdistettyjä laakiobasalttiprovinsseja (kuva 1) ovat mm. Deccan, joka purkautui Intiassa dinosaurusten häviämisen aikoihin, Keski-Atlantin magmaprovinssi, joka syntyi trias- ja jurakauden taitteessa, sekä Karoo-Ferrar provinssi (kuva 2), jonka muodostumisen aikoihin valtameret olivat osittain hapettomia ja mm. monet ammoniittilajit hävisivät maapallolta.

Miten laakiobasaltit ovat muodostuneet?

Laakiobasalttiprovinssien synty on yksi geologian suurista mysteereistä. Se ei suoraan integroidu laattaketoniseen teoriaan, jonka mukaan merkittävää vulkaanista aktiivisuutta tulisi tapahtua vain mannerlaattojen rajavyöhykkeillä, kuten valtamerten keskiselänteillä, joissa uutta merellistä kuorta syntyy, sekä subduktio- eli alityöntövyöhykkeillä, joissa vesipitoinen merellinen kuori työntyy alas kuumaan vaippaan (esim. Andit). Miksi keskelle isoa mannerta syntyy valtava repeämä, josta purkautuu kuumaa basalttista kivisulaa, ja joka lopulta voi johtaa jopa uuden mannerlaattarajan syntyyn? Mistä nämä volyymiltään valtavat kivisulat ovat peräisin?

Matkallaan maan pinnalle laakiobasalttien kantasulat ovat lävistäneet jopa 200 kilometrin paksuisen mantereisen litosfäärin (kuva 3), joka koostuu maapallon kuorikerroksesta sekä vaipan jäykästä ja kylmästä yläosasta. Tunkeutuessaan litosfääriin kivisulat reagoivat voimakkaasti erilaisten kohtaamiensa kivilajien kanssa ja osittain omaksuvat niiden koostumuksellisia piirteitä. Tämä prosessi, jota kutsutaan assimilaatioksi, peittää alleen basalttisulien alkuperäisen geokemiallisen ominaiskoostumuksen, jonka tuntien niiden alkuperää olisi helpompi tutkia.

On hyvin mahdollista, että laakiobasaltteja voi syntyä monin eri tavoin – otollisimmat lähtökohdat ovat vaipan epätavallisen korkea lämpötila (esim. vaipan kuuma piste, eristävä supermanner), hedelmällinen helposti sulava vaippalähde (esim. vanhat subduktoituneet kuorenkappaleet, volatiilirikastumat) sekä erilaiset maan pintaosissa vaikuttavat tapahtumat (maankuoren passiivinen repeäminen, litosfäärin alaosien romahtaminen tai jopa asteroiditörmäys). Mikään näistä vaihtoehdoista ei kuitenkaan yksinään sovi kaikkien laakiobasalttiprovinssien selittäjäksi.

Syvänmeren valtavat laavatasangot – laakiobasalttien merelliset vastineet

Mantereisilla laakiobasalteilla on myös merelliset vastineensa – ja jotkut niistä vasta valtavia ovatkin! Noin 120 miljoonaa vuotta vanha Ontong Javan merenalainen laavatasanko (kuva 1) ja siihen liittyvä magmasysteemi on arvioitu tilavuudeltaan 58 miljoonan kuutiokilometrin suuruiseksi (tämä vastaa jo noin 2800-kertaisesti Itämeren vesitilavuutta!). Merelliset laavatasangot ja laakiobasaltit ovat vielä verrattain huonosti tunnettuja, sillä ne eivät ole niitä kaikkein helpoimmin lähestyttäviä tutkimuskohteita. Kokoonsa nähden niiden ympäristövaikutukset eivät kuitenkaan liene olleet yhtä massiivisia kuin mantereisilla serkuillaan, sillä meren syvyyksiin purkautuessaan päästöt eivät ole päässeet leviämään yhtä laajoille alueille ja vaikuttamaan yhtä tehokkaasti ilmakehään. Joitakin maapallon geologisiin arkistoihin tallentuneita merenpohjan hapettomia vaiheita ja merieläinten sukupuuttoja on kuitenkin yhdistetty samanikäisiin merellisiin laakiobasaltteihin.

Purkautuuko laakiobasaltteja lähitulevaisuudessa?

Viimeisimmästä laakiobasalttipurkauksesta on kulunut noin kuusi miljoonaa vuotta. Suurin historiallisella ajalla tapahtunut purkaus, joka on luonteeltaan verrattavissa laakiobasaltteihin, on Lakin rakopurkaus Islannissa vuonna 1783. Kahdeksan kuukautta kestäneessä purkauksessa vapautui ~15 km3 laavaa ja tuhkaa sekä myrkyllisiä fluori- ja rikkipitoisia kaasupilviä. Noin 50 % Islannin karjasta menehtyi myrkytysoireisiin ja 25 % asukkaista tätä seuranneeseen nälänhätään. Ilmastollisten vaikutusten seurauksena Manner-Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa koettiin suuria katovuosia, Aasian monsuunikierto heikentyi ja on jopa ehdotettu, että Ranskan vallankumousta ei olisi ollut vuonna 1789 ilman Lakia. Yhteensä purkauksessa ja sen välillisissä vaikutuksissa menehtyi rohkeimpien arvioiden mukaan jopa kuusi miljoonaa ihmistä. Suuren laakiobasalttiprovinssin aktiivisen päävaiheen aikana tämän mittakaavan purkauksia olisi noin kymmenen vuoden välein.

Näyttää siltä, että suuri osa laakiobasalteista on syntynyt silloin, kun supermantereet ovat olleet koossa. Tällä hetkellä mantereet ovat erillään tosistaan ja esimerkiksi vaipasta vapautuva lämpö pääsee pakenemaan maapallon syvyyksistä paljon tasaisemmin kuin yhden suuren supermantereen tapauksessa. Täytyy kuitenkin muistaa myös se, että laakiobasaltteja on voinut syntyä hyvin erilaisten prosessien seurauksena (vrt. yllä). Laakiobasalttien muodostumista on edeltänyt useimmissa tapauksissa tuhansia vuosia kestävä maankuoren repeilyvaihe, johon on liittynyt pienialaista vulkaanista aktiivisuutta ja mahdollisesti myös maankuoren merkittävää paisumista kuuman vaipan työntäessä sitä ylöspäin. Tähän profiiliin sopiva, nykyään tektonisesti ja vulkaanisesti epätavallisen aktiivinen kohonnut alue, joka on kaukana laattarajoista, löytyy mm. Hangain alueelta Keski-Mongoliasta. Kuitenkin, vaikka kyseessä olisivatkin orastavat merkit laakiobasalttiprovinssin synnystä, itse varsinaisen aktiivisen päävaiheen kehittyminen vienee tuhansia vuosia. Täten ei ainakaan laakiobasalttien takia ole vielä syytä hamstrata purkkiruokaa tai muuttaa kellariin asumaan.

Kotimaista laakiobasalttitutkimusta

Mantereisia laakiobasaltteja on tutkittu Helsingin yliopistossa aina 1990-luvulta saakka. Lisätietoa uusimmista tutkimustuloksista ja ajankohtaisia viitteitä löytyy Geologian museon (Luonnontieteellinen keskusmuseo) kotisivuilta.