Магматическое подстилание происходит, когда базальтовые магмы захватываются во время их подъема на поверхность на границе Мохоровичича или внутри коры . [1] Захват (или «остановка») магм внутри коры происходит из-за разницы в относительных плотностях между поднимающейся магмой и окружающей породой. Магматическое подстилание может быть ответственно за утолщение коры при охлаждении магмы. [1] Геофизические сейсмические исследования (а также магматическая петрология и геохимия ) используют разницу в плотностях для определения подстилания, которое происходит на глубине. [1]
Магматическое подстилание было выявлено с использованием нескольких методов, которые не являются специфическими для области, в которой они используются. Геохимия позволяет геологам определять уровни ассоциации между магматическими единицами: в провинции Кару на юге Африки большие объемы риолита вдоль континентальной окраины были получены из расплавов с изначально базальтовым составом. Ксенолиты мантийного материала могут нести информацию о конечном источнике магмы, а также выявлять неоднородности в магматическом смешивании и ассимиляции вмещающих магм на глубине. [2] Фракционирование габбро позволяет геологам определять наименьшую возможную массу скрытого материала. Исследования геоморфологии в провинции Кару выявили региональное поднятие, [1] связанное с подстиланием и последующим утолщением коры.
Сейсмические исследования коры на глубине внесли большой вклад в выявление магматического подстилающего слоя, но без прямых образцов для изучения геологам может быть сложно прийти к единому мнению об источнике аномалии. Сейсмические исследования Лаккадивских островов в Индийском океане выявили высокоскоростной слой утолщенной коры на глубине от 16 до 24 км под поверхностью; [3] они были подтверждены томографическими работами в близлежащем районе Кутч , которые выявили крупное мафическое тело на глубине, близко к мантии. [4] Гравитационное моделирование также обнаружило мафическое интрузивное тело в нижней коре в рифте Качч [5]
Однако томографические исследования, проведенные в Норвегии с целью определения источника локально утолщенной коры, обнаружили неравномерную толщину, ограниченную несколькими линеаментами . [6] Морфология нижней коры не была окончательно определена как магматическое подстилающее покрытие и на самом деле может быть остатками каледонского корня . [6]
Близость к крупным магматическим провинциям также может быть полезной для определения магматического подстилающего слоя. Незатвердевшие области магматического подстилающего слоя ( магматическая камера ) могут питать магмой вулканы. В Раджмахальских ловушках в основании коры под этой областью находится магматический слой толщиной 10–15 км. Толщина слоя различна в разных частях области; он находится в центре, где толщина самая большая, где возможно, что магма питается Раджмахальскими ловушками выше. [7] Наличие подстилающего слоя также обнаружено в Камбейском рифте на глубине 25 и 31 км с помощью гравитационного моделирования. [8]
На Британских островах ( палеогеновая ) денудация связана с магматическим подстиланием. Было показано, что длина волны и амплитуда денудации могут быть определены плотностью и распределением подстила в данной области. Моделирование данных, полученных в результате исследований Британских островов, показывает, что большое количество высокоскоростного материала происходит вокруг разрыва Мохоровичича под Ирландским морем . [9] Эпейрогеническое поднятие является длинноволновой формой поднятия и может быть разделено на две отдельные категории: временное и постоянное. Постоянное эпейрогеническое поднятие, возможно, в основном создается магматическим подстиланием, [10] в то время как временное поднятие больше связано с конвекцией мантии . [9] Магматическое подстилание важно для возникновения быстрого эпейрогенического поднятия в определенных областях. Утверждалось, что наибольшая денудация произошла в палеогене из-за записей обломочного осаждения в осадочных бассейнах . Некоторые из этих осадочных бассейнов включают в себя бассейн Северного моря и бассейн Поркьюпайн у юго-западного побережья Ирландии. Также утверждалось, что палеогеновая денудация была в основном вызвана магматическим андерплейтингом. [9]
Исследования были проведены по феномену магматического андерплейтинга в различных районах по всему миру. В северной Италии эффекты магматического андерплейтинга изучались вдоль траверса через зону Строна-Ченери и зону Ивреа Вербано. Исследования включали метод термического моделирования, который разделил поперечное сечение на три различных участка: верхнюю кору, нижнюю кору и верхнюю мантию . Модель отображала множественные магматические вторжения, распространяющиеся с течением времени, что привело к нагреву нижней коры, вызывающему метаморфизм и анатексис , и даже сумело умеренно нагреть верхнюю часть нижней коры. [11] Результаты также показали, что окончательное нагревание началось одновременно с расширением на более мелких уровнях земной коры, в то время как в более глубоких частях расширение произошло позже термического пика метаморфизма. [11] Было также показано, что магматическое андерплейтинг в течение периода времени около тридцати миллионов лет было достаточно сильным, чтобы стереть всю тектоно - метаморфическую историю в зоне Ивера Вербано. Эта информация сохранилась в зоне Строна-Ченери, поскольку области в верхней коре не были затронуты так сильно. [11] Другие исследования были проведены в округе Кутч на северо-западе Индии. Был сделан вывод, что подъем, произошедший в этом районе, был вызван вторжениями магмы в нижнюю часть коры. Этот подъем произошел из-за двух отдельных процессов. Один из этих процессов вызван магматическим андерплейтингом, в то время как другой включает только изостазию . Исследования показали, что во время оксфордского яруса произошло пиковое трансгрессивное событие , за которым последовало отложение сланца и песчаника . Возможно, что нижние единицы могут представлять собой понижение уровня моря; море начало отступать из-за подъема, связанного с магматическим андерплейтингом. [4]
Underplating — это накопление частичных расплавов в основании коры , где океаническая плита погружается под континентальную кору . Underplating — это результат частичных расплавов, образующихся в мантийном клине над погружающейся плитой . Частичное плавление вызвано понижением температуры плавления, солидуса , притоком воды и других летучих веществ, поставляемых фазовыми переходами в погружающейся плите . Когда плавучий частичный расплав поднимается вверх через мантию , он обычно останавливается у основания коры и там застаивается. Это происходит потому, что кора обычно менее плотная, чем подстилающая магма , и это точка, в которой восходящая магма достигает уровня нейтральной плавучести.
Развивающийся расплав будет оставаться там до тех пор, пока он не фракционируется достаточно (через процессы плавления-ассимиляции-хранения-гомогенизации (MASH)), так что оставшийся расплав станет менее плотным, чем окружающая порода; затем расплав продолжит движение вверх в кору, оставляя позади более тяжелые основные минералы, которые были кристаллизованы во время фракционной кристаллизации . Ассоциация оставшихся минералов обычно является основной или ультраосновной и отвечает за наблюдаемую сейсмическую аномалию, которая указывает на подпластованный материал.