Una gran província ígnia (LIP en anglès per Large Igneous Province) és una acumulació extremadament gran de roques ígnies, incloses les intrusives (sills, dics) i extrusives (colades de lava, dipòsits de tefra), que sorgeixen quan el magma viatja a través de l'escorça cap a la superfície. La formació de grans províncies ígnies s'atribueix de manera diversa als plomalls de mantell o als processos associats a la tectònica de plaques divergents.
La formació d'alguns de les grans províncies ígnies en els últims 500 milions d'anys coincideix en el temps amb extincions massives i canvis climàtics ràpids, fet que ha donat lloc a nombroses hipòtesis sobre relacions causals. Les grans províncies ígnies són fonamentalment diferents de qualsevol altre volcà actualment actiu o sistema volcànic.
Definició L'any 1992, els investigadors van utilitzar per primera vegada el terme «gran província ígnia» per descriure acumulacions molt grans (àrees superiors a 100.000 km2, aproximadament l'àrea d'Islàndia) de roques ígnies màfiques que van entrar en erupció o col·locades en profunditat en un interval de temps geològic extremadament curt (uns quants milions d'anys o menys). Els fons marins de basalt màfic i altres productes geològics de la tectònica de plaques «normals» no es van incloure a la definició..
Tipus La definició de «gran província ígnia» (LIP) s'ha ampliat i perfeccionat, i encara és un treball en curs. Actualment, gran província ígnia també s'utilitza amb freqüència per descriure àrees voluminoses, no només màfiques, sinó tot tipus de roques ígnies. S'ha proposat subcategoritzar les grans províncies ígnies en «grans províncies volcàniques» (LVP) i «grans províncies plutòniques» (LPP), i incloure roques produïdes per processos tectònics de plaques normals, però aquestes modificacions no s'accepten generalment.
Algunes províncies ígnies estan geogràficament intactes, com els Trapps del Dècan basàltics a l'Índia, mentre que d'altres s'han fragmentat i separat pels moviments de plaques, com la província magmàtica de l'Atlàntic Central (CAMP), parts de la qual es troben al Brasil, l'est d'Amèrica del Nord i el nord-oest d'Àfrica.
Motivacions per a l'estudi de les grans províncies ígnies Les grans províncies ígnies es creen durant esdeveniments ignis de curta durada que donen lloc a acumulacions relativament ràpides i de gran volum de roques ígnies (volcàniques i intrusives). Aquests esdeveniments mereixen estudiar perquè: Els possibles vincles amb les extincions massives i els canvis ambientals i climàtics globals. Michael Rampino i Richard Stothers (1988) van citar onze episodis d'inundació de basalt diferents, ocorreguts en els últims 250 milions d'anys, que van crear províncies volcàniques i altiplans oceànics i van coincidir amb extincions massives. Aquest tema s'ha convertit en un ampli camp d'investigació, unint disciplines de la geociència com la bioestratigrafia, la vulcanologia, la petrologia metamòrfica i la modelització del sistema terrestre. L'estudi de les grans províncies ígnies té implicacions econòmiques. Alguns treballadors els associen amb hidrocarburs atrapats. Estan associats a concentracions econòmiques de coure-níquel i ferro. També s'associen amb la formació de les principals províncies minerals, inclosos els dipòsits d'elements del grup de platí i, a les grans províncies ígnies silíciques, els dipòsits de plata i or. Els dipòsits de titani i vanadi també es troben en associació amb les grans províncies ígnies. En el registre geològic, les grans províncies ígnies han marcat canvis importants en la hidrosfera i l'atmosfera, donant lloc a grans canvis climàtics i potser extincions massives d'espècies. Alguns d'aquests canvis estaven relacionats amb l'alliberament ràpid de gasos d'efecte hivernacle de l'escorça a l'atmosfera. Així, els canvis provocats per les grans províncies ígnies es poden utilitzar com a casos per entendre els canvis ambientals actuals i futurs. La teoria de la tectònica de plaques explica la topografia mitjançant les interaccions entre les plaques tectòniques, influïdes per les tensions viscoses creades pel flux dins del mantell subjacent. Atès que el mantell és extremadament viscós, el flux del mantell varia en polsos que es reflecteixen a la litosfera per ondulacions de longitud d'ona llarga i de petita amplitud. Comprendre com la interacció entre el flux del mantell i l'elevació de la litosfera influeix en la formació de les grans províncies ígnies és important per obtenir informació sobre la dinàmica del mantell del passat. Les grans províncies ígnies han tingut un paper important en la ruptura continental, la formació continental, les noves addicions d'escorça del mantell superior i els cicles dels supercontinents.
Formació de les grans províncies ígnies miniatura|Three Devils Grade a Moses Coulee, Washington, forma part de la gran província ígnia del grup basàltic del riu Columbia La Terra té una capa exterior formada per una sèrie de plaques tectòniques en moviment discrets que suren sobre un mantell convectiu sòlid per sobre d'un nucli líquid. El flux del mantell és impulsat pel descens de plaques tectòniques fredes durant la subducció i l'ascens complementària de plomalls de material calent des de nivells inferiors. La superfície de la Terra reflecteix l'estirament, l'engrossiment i la flexió de les plaques tectòniques mentre interactuen.
La creació de plaques oceàniques als afloraments, l'expansió i la subducció són fonaments ben acceptats de la teoria de la tectònica de plaques, amb la surgència de materials calents del mantell i l'enfonsament de les plaques oceàniques més fredes impulsant la convecció del mantell. En aquest model, les plaques tectòniques divergeixen a les dorsals oceàniques, on la roca calenta del mantell flueix cap amunt per omplir l'espai. Els processos tectònics de les plaques representen la gran majoria del vulcanisme de la Terra.
Més enllà dels efectes del moviment impulsat per convecció, els processos profunds tenen altres influències en la topografia superficial. La circulació convectiva condueix els pous ascendents i descendents al mantell terrestre que es reflecteixen als nivells de la superfície local. Els materials calents del mantell que s'aixequen en un plomall es poden estendre radialment per sota de la placa tectònica provocant regions d'elevació. Aquests plomalls ascendents tenen un paper important en la formació de les grans províncies ígnies.
Característiques de la formació Quan es creen, les grans províncies ígnies solen tenir una extensió d'àrea d'uns quants milions de km2 i volums de l'ordre d'1 milió de km3. En la majoria dels casos, la major part del volum d'una gran província ígnia basàltica es col·loca en menys d'1 milió d'anys. Un dels enigmes dels orígens d'aquestes grans províncies ígnies és entendre com es formen i van erupcionar enormes volums de magma basàltic en escales de temps tan curtes, amb taxes d'efusió fins a un ordre de magnitud superior als basalts de la dorsal oceànica.
Teories de la formació La font de moltes o totes les grans províncies ígnies s'atribueixen de manera diversa als plomalls del mantell, als processos associats a la tectònica de plaques o als impactes de meteorits.
Formació de les grans províncies ígnies degut als plomalls del mantell miniatura|Mapa de punts calents Tot i que la major part de l'activitat volcànica a la Terra està associada a zones de subducció o dorsals oceàniques mitjanes, hi ha regions importants de vulcanisme extens i de llarga vida, conegudes com a punts calents, que només estan relacionades indirectament amb la tectònica de plaques. La cadena de muntanyes submarines Hawaiian-Emperor, situada a la placa del Pacífic, n'és un exemple, que traça milions d'anys de moviment relatiu mentre la placa es mou sobre el punt calent de Hawaii. S'han identificat nombrosos punts calents de diferents mides i edats arreu del món. Aquests punts calents es mouen lentament els uns amb els altres, però es mouen un ordre de magnitud més ràpidament respecte a les plaques tectòniques, proporcionant evidència que no estan directament relacionades amb les plaques tectòniques.
L'origen dels punts calents continua sent controvertit. Els punts calents que arriben a la superfície de la Terra poden tenir tres orígens diferents. Els més profunds probablement provenen del límit entre el mantell inferior i el nucli; aproximadament un 15-20% tenen característiques com ara la presència d'una cadena lineal de muntanyes submarines amb l'edat creixent, les grans províncies ígnies al punt d'origen de la pista, baixa velocitat d'ona de cisalla que indica temperatures altes per sota de la ubicació actual de la pista i proporcions de 3He a 4He els que són jutjats coherents amb un origen profund. Altres com els punts calents de Pitcairn, Samoa i Tahití semblen originar-se a la part superior de grans cúpules de lava calenta (anomenades superswells (superinflats)) del mantell. La resta sembla originar-se al mantell superior i s'ha suggerit que és el resultat de la ruptura de la litosfera en subducció.
Les imatges recents de la regió per sota dels punts calents coneguts (per exemple, Yellowstone i Hawaii) mitjançant la tomografia d'ones sísmiques han produït proves creixents que admeten plomalls convectius relativament estrets, d'origen profund i limitats a la regió en comparació amb la placa a gran escala la circulació tectònica en la qual estan incrustades. Les imatges revelen camins verticals continus però tortuosos amb quantitats variables de material més calent, fins i tot a profunditats on es preveu que es produeixin transformacions cristal·logràfiques.
Formació de les grans províncies ígnies degudes a l'estrès relacionat amb les plaques Una alternativa important al model de plomall és un model en què les ruptures són causades per tensions relacionades amb les plaques que van fracturar la litosfera, permetent que la fusió arribi a la superfície des de fonts heterogènies poc profundes. Es postula que els alts volums de material fos que formen les grans províncies ígnies són causats per la convecció al mantell superior, que és secundària a la convecció que impulsa el moviment de les plaques tectòniques.
Vessaments de dipòsits de formació primerenca S'ha proposat que les proves geoquímiques donen suport a un dipòsit format precoç que va sobreviure al mantell terrestre durant uns 4.500 milions d'anys. Es postula que el material fos s'ha originat d'aquest embassament, aportant el basalt d'inundació de l'illa de Baffin fa uns 60 milions d'anys. Els basalts de l'altiplà d'Ontong Java mostren signatures isotòpiques i d'elements traça similars proposades per a l'embassament de la Terra primerenca.
Formació de les grans províncies ígnies induïdes per meteorits S'han observat set parells de punts calents i grans províncies ígnies situats a costats oposats de la Terra; les anàlisis indiquen que aquesta ubicació antípoda coincident és molt poc probable que sigui aleatòria. Els parells de punts calents inclouen una gran província ígnia amb vulcanisme continental enfront d'un punt calent oceànic. S'espera que els impactes oceànics de grans meteorits tinguin una alta eficiència a l'hora de convertir l'energia en ones sísmiques. Aquestes ones es propagarien pel món i tornarien a convergir prop de la posició antípoda; S'esperen petites variacions ja que la velocitat sísmica varia en funció de les característiques de la ruta al llarg de la qual es propaguen les ones. A mesura que les ones se centren en la posició antípoda, posen l'escorça al punt focal sota una tensió significativa i es proposa que la trenquin, creant parells d'antípodes. Quan el meteorit impacta un continent, no s'espera que la menor eficiència de conversió d'energia cinètica en energia sísmica creï un punt calent antípoda.