Магматическое андерплейтинг происходит, когда базальтовая магма захватывается во время ее подъема на поверхность на границе Мохоровичича или внутри коры . [1] Захват (или «остановка») магмы внутри коры происходит из-за разницы в относительной плотности поднимающейся магмы и окружающей породы. Магматическое покрытие может быть причиной утолщения коры при охлаждении магмы. [1] Геофизические сейсмические исследования (а также магматическая петрология и геохимия ) используют различия в плотности для выявления нижнего слоя плиты, возникающего на глубине. [1]
Магматическое подлежащее покрытие было выявлено с помощью нескольких методов, неспецифичных для области, в которой они используются. Геохимия позволяет геологам определять уровни связи между магматическими образованиями: в провинции Кару на юге Африки большие объемы риолита вдоль окраины континента образовались из расплавов первоначально базальтового состава. Ксенолиты мантийного материала могут нести информацию о конечном источнике магмы, а также выявлять неоднородности в процессе смешения магм и ассимиляции вмещающих магм на глубине. [2] Фракционирование габбро позволяет геологам определить минимально возможную массу скрытого материала. Исследования геоморфологии в провинции Кару выявили региональное поднятие, [1] связанное с андерплейтингом и последующим утолщением земной коры.
Сейсмические исследования земной коры на глубине многое сделали для выявления магматического андерплейта, но без прямых образцов для изучения геологам может быть проблематично договориться об источнике аномалии. Сейсмические исследования Лаккадивских островов в Индийском океане выявили высокоскоростной слой утолщенной коры на глубине от 16 до 24 км от поверхности; [3] эти данные были подтверждены томографическими работами в близлежащем районе Катч , которые выявили большое основное тело на глубине, близко к мантии. [4] Гравитационное моделирование также обнаружило основное интрузивное тело в нижней коре рифта Каччх [5]
Однако томографические исследования в Норвегии, предпринятые для определения источника локально утолщенной коры, обнаружили неравномерную толщину, ограниченную несколькими линеаментами . [6] Морфология нижней коры не была окончательно идентифицирована как магматическое покрытие и на самом деле может быть остатками каледонского корня . [6]
Близость к крупным магматическим провинциям также может помочь в выявлении магматического андерплейта. Незатвердевшие участки магматического основания ( магматические камеры ) могут поставлять магму в вулканы. В траппах Раджмахал в основании коры под этой территорией находится магматический слой толщиной 10–15 км. Толщина слоя различна в разных частях местности; именно в центре, где толщина наибольшая, возможно, магма поступает в ловушки Раджмахал наверху. [7] Благодаря гравитационному моделированию наличие подстилающего слоя также обнаружено в Камбейском рифте на глубине 25 и 31 км. [8]
На Британских островах ( палеогеновая ) денудация связана с магматическим андерплейтингом. Показано, что длина волны и амплитуда денудации могут определяться плотностью и распределением подстилки на заданной территории. Моделирование данных, полученных в результате исследований Британских островов, показывает, что большое количество высокоскоростного материала встречается вокруг разрыва Мохоровичича под Ирландским морем . [9] Эпейрогенное поднятие — это длинноволновая форма поднятия, которую можно разделить на две отдельные категории: временные и постоянные. Постоянное эпейрогенное поднятие, возможно, в основном вызвано магматическим андерплейтингом [10] , тогда как переходное поднятие больше связано с мантийной конвекцией . [9] Магматическое андерплитирование важно для быстрого эпейрогенного поднятия в определенных областях. Утверждалось, что наибольшая денудация произошла в палеогене из-за записей обломочных отложений в осадочных бассейнах . Некоторые из этих осадочных бассейнов включают бассейн Северного моря и бассейн Дикобраза у юго-западного побережья Ирландии. Также утверждалось, что палеогеновая денудация была в основном вызвана магматическим андерплейтингом. [9]
Были проведены исследования феномена магматического андерплейтинга в различных регионах мира. В северной Италии эффекты магматического андерплейтинга изучались на траверсе 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 интрузии, распространявшиеся во времени, что привело к нагреву нижней коры, вызвавшему метаморфизм и анатекзис , и даже сумело умеренно нагреть верхнюю часть нижней коры. [11] Результаты также показали, что окончательный нагрев начался одновременно с растяжением на более мелких уровнях земной коры, тогда как в более глубоких частях растяжение 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 верхней коры не были затронуты так сильно. [11] Другие исследования проводились в округе Кач на северо-западе Индии. Был сделан вывод, что поднятие, произошедшее в этом районе, произошло из-за внедрения магмы в нижнюю часть коры. Этот подъем произошел в результате двух отдельных процессов. Один из этих процессов обусловлен магматическим андерплейтингом, тогда как другой включает только изостазию . Исследования показали, что во время оксфордского этапа произошло пиковое трансгрессивное событие , за которым последовало отложение сланцев и песчаника . Возможно, что более низкие единицы могут отражать снижение уровня моря; море начало отходить из-за поднятия, связанного с магматическим андерплейтом. [4]
Андерплейтинг — это скопление частичных расплавов у основания коры там , где океанская плита погружается под континентальную кору . Андерплейтинг является результатом частичного расплавления, происходящего в мантийном клине над погружающейся плитой . Частичное плавление вызвано понижением температуры плавления, солидуса , из-за поступления воды и других летучих веществ, поступивших в результате фазовых переходов в погружающуюся плиту . Когда плавучий частичный расплав поднимается вверх через мантию , он обычно останавливается у основания земной коры и застаивается там. Это связано с тем, что кора обычно менее плотная, чем нижележащая магма , и это точка, в которой восходящая магма достигает уровня нейтральной плавучести.
Развивающийся расплав будет оставаться там до тех пор, пока он не фракционируется настолько (посредством процессов плавления-ассимиляции-хранения-гомогенизации (MASH)), что оставшийся расплав станет менее плотным, чем окружающая порода; затем расплав продолжит подниматься в кору, оставляя после себя более тяжелые темноцветные минералы, которые кристаллизовались во время фракционной кристаллизации . Комплекс оставшихся минералов обычно является основным или ультраосновным и ответственен за наблюдаемую сейсмическую аномалию, которая указывает на недолежащий материал.