مجموعة بازلت نهر كولومبيا

قبل 17.5  مليون سنة، ثارت البراكين الطبقية في غرب سلسلة جبال كاسكيد بشكل دوري منتظم لأكثر من 20 مليون سنة، كما هو الحال اليوم. وفي منتصف العصر الميوسيني، حدث تحول مفاجئ إلى تدفقات بركانية درعية . ويمكن تقسيم هذه التدفقات إلى أربع فئات رئيسية: بازلت ستينز ، وبازلت غراند روند ، وبازلت وانابوم، وبازلت جبال سادل . وقد تم تحديد أعمار تدفقات الحمم البركانية المختلفة باستخدام التأريخ الإشعاعي، وخاصة من خلال قياس نسب نظائر البوتاسيوم إلى الأرجون . ^{[ 8 ]} وتضم مقاطعة بازلت فيضان نهر كولومبيا أكثر من 300 تدفق منفرد من حمم البازلت، بمتوسط ​​حجم يتراوح بين 500 و600 كيلومتر مكعب (120 إلى 140 ميل مكعب ) . ^{[ 9 ]}    

شهد التحول إلى النشاط البركاني الفيضاني في مجموعة بازلت نهر كولومبيا (CRBG)، ^{[ 10 ]} على غرار المقاطعات البركانية الكبيرة الأخرى ، زيادة في الضغط الجوي نتيجةً لانفصال وانبعاث المواد المتطايرة، عبر عملية إزالة الغازات البركانية. وقد أُجريت قياسات كمية لتركيزات المواد المتطايرة في السدود المغذية للمصدر مع وحدات التدفق المتدفقة المرتبطة بها، وذلك لتحديد حجم إزالة الغازات التي لوحظت في ثورات CRBG. ومن بين أكثر من 300 تدفق فردي مرتبط بـ CRBG، يحتوي تدفق روزا على بعض من أفضل أنواع البازلت المحفوظة كيميائيًا لتحليل المواد المتطايرة. ويُعد تدفق روزا، الواقع ضمن تكوين وانابوم، أحد أكبر أعضاء CRBG، حيث تبلغ مساحته 40,300 كيلومتر مربع وحجمه 1,300 كيلومتر مكعب. ^{[ 11 ]} بافتراض أن تركيز المواد المتطايرة في الصهارة يتراوح بين 1 و1.5% من وزن السدود المغذية، يُحسب انبعاث الكبريت من تدفق روزا بنحو 12 جيجا طن (12,000 مليون طن) بمعدل 1.2 جيجا طن (1,200 مليون طن) سنويًا، على شكل ثاني أكسيد الكبريت (SO2). ^{[ 12 ]} مع ذلك، أظهرت أبحاث أخرى، من خلال التحليل البترولوجي، قيمًا لانبعاث ثاني أكسيد الكبريت تتراوح بين 0.12% و0.28% من إجمالي كتلة الصهارة المتفجرة، ما يُترجم إلى تقديرات انبعاث أقل في حدود 9.2 جيجا طن من ثاني أكسيد الكبريت لتدفق روزا. ^{[ 13 ]} حُسبت كمية حمض الكبريتيك ، وهو ناتج ثانوي لانبعاث ثاني أكسيد الكبريت وتفاعلاته مع الغلاف الجوي، بـ 1.7 جيجا طن سنويًا لتدفق روزا، و17 جيجا طن إجمالًا. ^{[ 14 ]} أظهر تحليل الشوائب الزجاجية داخل البلورات الكبيرة في الرواسب البازلتية أحجام انبعاثات تُقدر بـ 310 مليون طن من حمض الهيدروكلوريك ، و1.78 جيجا طن من حمض الهيدروفلوريك ، بالإضافة إلى ذلك. ^{[ 14 ]}

غالبًا ما تُعزى البؤر الساخنة الرئيسية إلى أحداث تدفق البازلت. في هذه الحالة ، حدث تدفق البازلت الأولي لبؤرة يلوستون الساخنة بالقرب من جبل ستينز ، عندما بدأت ثورات إمناها وستينز. ومع تحرك صفيحة أمريكا الشمالية عدة سنتيمترات سنويًا غربًا، امتدت الثورات عبر سهل نهر سنيك مرورًا بأيداهو وصولًا إلى وايومنغ . وتماشيًا مع فرضية البؤرة الساخنة، تصبح تدفقات الحمم البركانية أحدث عمرًا كلما اتجهنا شرقًا على طول هذا المسار. ^{[ 15 ]} قبل هذه الفترة البركانية، يُعتقد أن بؤرة يلوستون الساخنة قد شكلت معالم مثل صخرة سميث في وسط ولاية أوريغون، وربما حدث تدفق بازلت آخر يُعرف باسم سيليتزيا، والذي يقع أسفل جزء كبير من ساحل شمال غرب المحيط الهادئ مع مكاشف في سلسلة جبال ساحل أوريغون . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

هناك تأكيد إضافي على ارتباط يلوستون ببؤرة ساخنة عميقة. فباستخدام صور مقطعية تعتمد على الموجات الزلزالية، تم رصد أعمدة حمل حراري نشطة ضيقة نسبياً وعميقة تحت يلوستون وعدة بؤر ساخنة أخرى. وتتميز هذه الأعمدة بتركيزها العالي مقارنةً بالتيارات الصاعدة المرصودة مع دوران الصفائح التكتونية واسع النطاق. ^{[ 18 ]}

لا تحظى فرضية البقعة الساخنة بقبول عالمي، إذ لم تُجب على العديد من التساؤلات. يُظهر مسار النشاط البركاني في بقعة يلوستون الساخنة انحناءً واضحًا كبيرًا في مسار البقعة الساخنة، لا يتوافق مع تغيرات في حركة الصفائح التكتونية عند الأخذ في الاعتبار فيضانات حوض نهر كولورادو الشمالي. علاوة على ذلك، تُظهر صور يلوستون تضيّقًا في عمود الدخان عند 650 و400 كيلومتر (400 و250 ميلًا) ، وهو ما قد يتوافق مع تغيرات في الطور أو قد يعكس تأثيرات لزوجة لم تُفهم بعد. سيتطلب الأمر جمع بيانات إضافية ونمذجة أكثر للتوصل إلى توافق في الآراء بشأن الآلية الفعلية. ^{[ 19 ]}  

تُظهر تدفقات مجموعة بازلت نهر كولومبيا خصائص كيميائية متجانسة تقريبًا في معظم أجزائها، مما يشير إلى سرعة تشكلها. وقد قام هو وكاشمان (1997) ^{[ 20 ]} بدراسة تدفق جينكو الذي يبلغ طوله 500 كيلومتر (310 أميال) في طبقة فرينشمان سبرينغز، وخلصا إلى أنه تشكل في غضون أسبوع تقريبًا، استنادًا إلى قياس درجة حرارة الانصهار على طول التدفق من منشئه إلى أبعد نقطة فيه، بالإضافة إلى اعتبارات هيدروليكية. وتم فحص بازلت جينكو على امتداد مساره البالغ 500 كيلومتر (310 أميال) من سد تغذية تدفق جينكو بالقرب من كاهلوتوس، واشنطن ، إلى مصب التدفق في المحيط الهادئ عند ياكينا هيد ، أوريغون . وقد بلغت درجة حرارة الانصهار العليا للبازلت 1095 ± 5 درجة مئوية ، بينما بلغت درجة الحرارة الدنيا 1085 ± 5 درجة مئوية؛ مما يشير إلى أن أقصى انخفاض في درجة الحرارة على طول تدفق جينكو كان 20 درجة مئوية. لا بد أن الحمم البركانية قد انتشرت بسرعة لتحقيق هذا التجانس.       

تشير التحليلات إلى ضرورة بقاء التدفق انسيابيًا ، إذ أن التدفق المضطرب سيؤدي إلى تبريد أسرع. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق التدفق الصفائحي، الذي ينتقل بسرعات تتراوح بين متر واحد و8 أمتار في الثانية (2.2 إلى 17.9 ميلًا في الساعة) دون اضطراب وبأقل قدر من التبريد، مما يوحي بأن تدفق جينكو حدث في أقل من أسبوع. وتدعم تحليلات التبريد/الهيدروليكا مؤشرًا مستقلًا؛ فلو تطلب الأمر فترات أطول، لكانت المياه الخارجية من الأنهار المحجوزة مؤقتًا ستتداخل، مما يؤدي إلى معدلات تبريد أكثر حدة وزيادة في أحجام الحمم الوسائدية . ويتوافق تحليل هو مع تحليل ريدل وتولان وبيسون (1994) ^{[ 21 ]} ، الذين اقترحوا مدة قصوى لتدفق بومونا تبلغ عدة أشهر بناءً على الوقت اللازم للأنهار لإعادة تشكيل مجاريها في أوديتها بعد انقطاع تدفق البازلت. ^{[ 20 ] : 403-406 [ 21 ] : 1-18} 

تُستخدم ثلاث أدوات رئيسية لتحديد عمر تدفقات البازلت في منطقة CRBG: علم الطبقات، والتأريخ الإشعاعي، وعلم الطبقات المغناطيسية. وقد كانت هذه التقنيات أساسية في ربط البيانات من مكاشف البازلت المتباينة وعينات الحفر في خمس ولايات.

تترسب التدفقات البركانية الكبيرة من حمم البازلت الفيضية بشكل طبقي . ويمكن تمييز هذه الطبقات من خلال خصائصها الفيزيائية وتركيبها الكيميائي. وعادةً ما يُطلق على كل طبقة اسمٌ يُشير إلى المنطقة (وادي، جبل، أو إقليم) التي تظهر فيها هذه التكوينات وتكون متاحة للدراسة. ويُوفر علم الطبقات ترتيبًا نسبيًا (تصنيفًا تسلسليًا) لطبقات مجموعة صخور البازلت البركانية.

تُحدد التواريخ المطلقة، مع مراعاة هامش الخطأ الإحصائي، من خلال التأريخ الإشعاعي باستخدام نسب النظائر مثل تأريخ الأرجون ^-40 / الأرجون ^-39 ، والذي يُستخدم لتحديد تاريخ تصلب البازلت. في رواسب CRBG، لا يتراكم الأرجون ^-40 ، الناتج عن تحلل البوتاسيوم ^-40 ، إلا بعد تصلب الصهارة. ^{[ 22 ]}

تُستخدم تقنية المغناطيسية الطبقية أيضًا لتحديد العمر. تعتمد هذه التقنية على نمط مناطق الاستقطاب المغناطيسي لطبقات CRBG بمقارنتها بالمقياس الزمني للاستقطاب المغناطيسي. تُحلل العينات لتحديد مغنطتها المتبقية المميزة من المجال المغناطيسي للأرض وقت ترسب الطبقة. هذا ممكن لأن المعادن المغناطيسية، أثناء ترسبها في الصهارة (تبلورها)، تصطف مع المجال المغناطيسي الحالي للأرض. ^{[ 23 ]}

سجلت صخور بازلت ستينز سجلاً مفصلاً للغاية لانعكاس المجال المغناطيسي للأرض الذي حدث قبل حوالي 15 مليون سنة. على مدى 10,000 عام، تصلب أكثر من 130 تدفقًا - أي تدفق واحد كل 75 عامًا تقريبًا. عندما برد كل تدفق إلى ما دون 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) ، سجل اتجاه المجال المغناطيسي - طبيعيًا، أو معكوسًا، أو في أحد الأوضاع الوسيطة. تجمدت معظم التدفقات باتجاه مغناطيسي واحد. مع ذلك، سجلت بعض التدفقات، التي تتجمد من السطحين العلوي والسفلي تدريجيًا نحو المركز، تغيرات كبيرة في اتجاه المجال المغناطيسي أثناء تجمدها. وقد سُجل التغير الملحوظ في الاتجاه بمقدار 50 درجة على مدى 15 يومًا. ^{[ 24 ]}  

غطت تدفقات بازلت ستينز مساحة تقارب 50,000 كيلومتر ^مربع (19,000 ميل مربع ) من هضبة أوريغون، في مقاطع يصل سمكها إلى كيلومتر واحد (3,300 قدم) . وتحتوي هذه التدفقات على أقدم ثوران بركاني معروف في مقاطعة كولومبيا ريفر بازلتية (CRBG) الصخرية الكبيرة. ويُعدّ الموقع النموذجي لبازلت ستينز، الذي يغطي جزءًا كبيرًا من هضبة أوريغون، واجهة جبل ستينز التي يبلغ ارتفاعها حوالي 1,000 متر (3,300 قدم)، والتي تُظهر طبقات متعددة من البازلت. ويشمل بازلت ستينز، وهو أقدم التدفقات التي تُعتبر جزءًا من مجموعة كولومبيا ريفر بازلتية، تدفقات منفصلة جغرافيًا ولكنها متزامنة تقريبًا مع تدفقات إمناها. ويغطي بازلت إمناها الأقدم، الواقع شمال جبل ستينز، التدفقات السفلية المتميزة كيميائيًا لبازلت ستينز؛ ولذلك، فإن بعض تدفقات إمناها أحدث طبقيًا من بازلت ستينز السفلي. ^{[ 25 ]}       

حدث انعكاس واحد للمجال المغناطيسي الأرضي خلال ثورات بازلت ستينز قبل حوالي 16.7 مليون سنة، وذلك وفقًا لتأريخ ^40Ar / ^39Ar والمقياس الزمني للقطبية المغناطيسية الأرضية. ^{[ 26 ]} يوفر جبل ستينز والأجزاء المرتبطة به من بازلت فيضانات هضبة أوريغون في كاتلو بيك وبوكر جيم ريدج، الواقعة على بُعد 70 إلى 90 كيلومترًا (43 إلى 56 ميلًا) إلى الجنوب الشرقي والغرب من جبل ستينز، بيانات انعكاس المجال المغناطيسي (انتقال القطبية من الانعكاس إلى الطبيعي) الأكثر تفصيلًا التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن في الصخور البركانية. ^{[ 27 ]}  

يُعتبر الاتجاه الملحوظ في أسراب السدود المغذية المرتبطة بتدفق بازلت ستينز غير نمطي مقارنةً باتجاهات أسراب السدود الأخرى المرتبطة بمنطقة CRBG. وتتميز هذه الأسراب، التي تتخذ اتجاهًا ثابتًا نحو الشمال الشرقي (20 درجة شمالًا)، بامتداد منطقة قص نيفادا شمالًا، وقد نُسبت إلى صعود الصهارة عبر هذه المنطقة على نطاق إقليمي. ^{[ 28 ]}

تدفقت تدفقات بازلت إمناها ، التي حدثت بالتزامن تقريبًا مع أقدم التدفقات، عبر شمال شرق ولاية أوريغون. وبلغ عدد التدفقات الرئيسية 26 تدفقًا خلال تلك الفترة، بمعدل تدفق واحد كل 15000 عام تقريبًا. وعلى الرغم من أن التقديرات تشير إلى أن هذا يمثل حوالي 10% من إجمالي التدفقات، إلا أنها دُفنت تحت تدفقات أحدث، ولا تظهر إلا في مواقع قليلة. ^{[ 29 ]} ويمكن رؤيتها على طول الضفاف السفلى لنهر إمناها ونهر سنيك في مقاطعة والووا . ^{[ 30 ]}

تم تحديد عمر حمم إمناها باستخدام تقنية البوتاسيوم-أرغون، وأظهرت النتائج نطاقًا واسعًا من التواريخ. أقدمها يبلغ 17.67 ± 0.32 مليون سنة، بينما تتراوح أعمار تدفقات الحمم الأحدث حتى 15.50 ± 0.40 مليون سنة. على الرغم من أن بازلت إمناها يعلو بازلت ستينز السفلي، فقد أشير إلى أنه متداخل مع بازلت ستينز العلوي. ^{[ 31 ]}

تُشكّل تدفقات البازلت الأقدم التالية، والتي يعود تاريخها إلى ما بين 17  و15.6  مليون سنة، بازلت غراند روند. وتشمل وحدات (مناطق تدفق) بازلت غراند روند وحدتي ماير ريدج وسينتينل بلافز. ويُقدّر الجيولوجيون أن بازلت غراند روند يُشكّل حوالي 85  % من إجمالي حجم التدفق. ويتميز بوجود عدد من السدود تُعرف باسم سرب سدود تشيف جوزيف بالقرب من جوزيف ، وإنتربرايز ، وتروي ، ووالا والا، والتي حدث من خلالها تدفق الحمم البركانية (وتتراوح التقديرات بين 20,000 سد من هذا النوع). وكانت العديد من هذه السدود عبارة عن شقوق يتراوح عرضها بين 5 و10 أمتار (16 إلى 33 قدمًا) وطولها يصل إلى 16 كيلومترًا (10 أميال) ، مما سمح بتدفق كميات هائلة من الصهارة. وتدفقت معظم الحمم البركانية شمالًا إلى واشنطن، وكذلك عبر قناة نهر كولومبيا إلى المحيط الهادئ ؛ وقد أدت هذه التدفقات الهائلة إلى تكوين هضبة نهر كولومبيا . تسبب وزن هذا التدفق (وتفريغ حجرة الصهارة الكامنة تحته) في هبوط وسط ولاية واشنطن، مما أدى إلى تكوين حوض كولومبيا الواسع في واشنطن. ^{[ 32 ] [ 33 ]} الموقع النموذجي لهذا التكوين هو وادي نهر غراند روند . كما يمكن رؤية تدفقات وسدود بازلت غراند روند في الجدران المكشوفة التي يبلغ ارتفاعها 610 أمتار (2000 قدم) في وادي جوزيف على طول طريق أوريغون رقم 3. ^{[ 34 ]}    

تدفقت صخور البازلت من نوع غراند روند عبر مجرى نهر كولومبيا القديم غرب جبال كاسكيد . ويمكن رؤيتها مكشوفة على طول نهر كلاكاماس وفي منتزه سيلفر فولز الحكومي حيث تتدفق الشلالات فوق طبقات متعددة من بازلت غراند روند. ويمكن العثور على أدلة على ثمانية تدفقات في جبال توالاتين غرب بورتلاند. ^{[ 35 ]}

تضمنت التدفقات الفردية كميات كبيرة من البازلت. فقد أطلق تدفق ماكوي كانيون التابع لعضو سنتينل بلافز 4278 كيلومترًا ^مكعبًا (1026 ميلًا مكعبًا ) من البازلت في طبقات يتراوح سمكها بين 10 و60 مترًا (33 إلى 197 قدمًا) . وقُدِّر تدفق أومتانوم بنحو 2750 كيلومترًا ^مكعبًا (660 ميلًا مكعبًا) في طبقات يصل عمقها إلى 50 مترًا (160 قدمًا) . أما تدفق برويت دراو التابع لعضو تيبي بوت فقد أطلق حوالي 2350 كيلومترًا ^مكعبًا (560 ميلًا مكعبًا ) بطبقات من البازلت يصل سمكها إلى 100 متر (330 قدمًا) . ^{[ 36 ]}               

يتكون بازلت وانابوم من طبقات إكلر ماونتن (  منذ 15.6 مليون سنة)، وفرينشمان سبرينغز (  منذ 15.5 مليون سنة)، وروزا (  منذ 14.9 مليون سنة)، وبريست رابيدز (  منذ 14.5 مليون سنة). ^{[ 37 ]} وقد نشأت هذه الطبقات من فوهات بركانية بين بيندلتون، أوريغون، وهانفورد ، واشنطن .

تدفقت طبقة فرينشمان سبرينغز على مسارات مشابهة لمسارات بازلت غراند روند، ولكن يمكن تمييزها بخصائص كيميائية مختلفة. اتجهت غربًا نحو المحيط الهادئ، ويمكن العثور عليها في مضيق كولومبيا، وعلى طول نهر كلاكاماس العلوي، والتلال جنوب مدينة أوريغون ، ^{[ 38 ]} وحتى أقصى الغرب عند رأس ياكينا بالقرب من نيوبورت، أوريغون - مسافة 750 كم (470 ميلًا) . ^{[ 39 ]}  

يتكون بازلت جبال سادل، الذي يظهر بوضوح في جبال سادل ، من تدفقات أعضاء أوماتيلا، وويلبر كريك، وأسوتين (  منذ 13 مليون سنة)، ووايسنفيلز ريدج، وإسكواتزل، وإيلفانت ماونتن (  منذ 10.5 مليون سنة)، وبوجفورد، وآيس هاربور (  منذ 8.5 مليون سنة)، ولوور مونومنتال (  منذ 6 ملايين سنة). ^{[ 40 ]}

لاحظ كامب وروس (2004) أن سهول الحمم البركانية العالية في ولاية أوريغون تُشكل نظامًا متكاملًا من ثورات الريوليت المتنامية، ولها نفس نقطة المنشأ. وقد حدثت الظاهرتان في وقت واحد، حيث امتدت سهول الحمم البركانية العالية غربًا منذ حوالي 10 ملايين سنة، بينما امتدت سهول نهر سنيك شرقًا. ^{[ 41 ]}