טומוגרפיה סייסמית גילתה גם כי גושים של ליתוספירה מופחתת יכולים לחדור את כל המרחק עד לבסיס המעטפת, מעט מעל הגבול בין המעטפת התחתונה לגלעין, בעומק של קרוב ל-2,900 ק"מ. אם מניחים כי נפח המעטפת נותר קבוע לאורך הזמן הגאולוגי, הרי שמסת חומרי הקרום שניתכו לתוך המעטפת חייבת להשתוות למסת החומר המותך העולה מן המעטפת אל הקרום. ניתן להניח כי רוב – אם לא כל – הפעילות הגעשית הקשורה לתהליכים טקטוניים של התפשטות קרקעית הים ושל אזורי הפחתה (על בסיס טומוגרפיה גאוכימית וסייסמית) נובעת מן המעטפת העליונה (עד עומק של 660 ק"מ). סביר להניח כי חומר ליתוספירי החודר אל המעטפת התחתונה וממוחזר בסופו של דבר, תורם בחלקו להתהוות משטחי הבזלת על פני השטח בכדור הארץ.
הנחת תימרת המעטפת.
משטחי בזלת נרחבים נוצרים במגוון מבנים ומקומות, כרמות אוקייניות, הרים ורכסים תת-ימיים, שולי יבשות, שטפי בזלת יבשתיים ושטפי בזלת באגנים אוקייניים. היווצרות משטחי בזלת נרחבים מיוחסת לרוב לתימרות מעטפת או נקודות חמות והם מייצגים בין 5% ל-10% מפליטת המאגמה העולמית. עם זאת, במונחים של הפקת מאגמה, מדובר באפיזודות קצרות לעומת הרצף היחסי של פעילות געשית ברכסים מרכז אוקייניים. משטחי הבזלת נוצרים מפעילות מאגמטית הקרובה לפני השטח ושכיחים בכוכבי הלכת ובירחים של מערכת השמש. משטחים אלה – והמקבילות העכשוויות קטנות המידה: הרי געש שמעל נקודה חמה – מיוחסים בדרך כלל להתכה בלחץ נמוך של חומרי מעטפת בצפיפות נמוכה, העולים ממעמקי כדור הארץ בתמרות מעטפת, ולכן מספקים חלון לתהליכים המתרחשים במעטפת.
נעשו כמה ניסיונות להבין כיצד נפחים עצומים של מאגמה בזלתית נוצרים ונפלטים בפרק זמן קצר יחסית, בקצב השתפכות העולה בהרבה על זה של פליטת הבזלת ברכסים מרכז-אוקייניים. היווצרות המשטחים נקשרת לרוב לפעילות נקודות חמות הבונות שרשרת רציפה של איים געשיים או הרי געש, מה שמוביל לבניית מודלים המקשרים את מקורותיהם לתימרות מעטפת. בהנחה זו, תימרות המעטפת מורכבות מראש תימרה בולבוסי ומזנב דק המזין את הראש בחומרים חמים מן המעטפת. כאשר ראש התימרה המתרומם פוגש בליתוספירה, הוא מתפשט לצדדים ונמס, ובכך יוצר נפח עצום של מאגמה בזלתית הנפלטת במהלך 1–2 מיליון שנה. הנחה זו משערת כי מקור הפעילות הגעשית בזנב התימרה. תזוזת הליתוספירה על-פני המעטפת כתוצאה מפעילות טקטונית גורמת לגעשיות הנובעת מזנב התימרה ליצור שרשרות איים. השפעת התימרה על בסיס הליתוספירה היבשתית עשויה לגרום לסידוק ושבירת היבשת וליצירת משטחי בזלת צמודים משני צדי האגן האוקייני, לדוגמה: הצמד פרנה-אטנדקה (Parana-Etendeka) באמריקה הדרומית ובדרום אפריקה, בהתאמה.
הנחה זו נתמכת בעובדה שרוב, אם לא כל משטחי הבזלת, קשורים לנקודות חמות, כפי שהחבל הגעשי הצפון אטלנטי קשור לנקודה החמה של איסלנד, מדרגות דקאן לנקודה החמה של ראוניון ורמת קרגלן (Kerguelen) לנקודה החמה של קרגלן.
בעיות בהנחת התימרה.
העובדה כי משטחי בזלת במגוון גדלים וטקטוניים מתהווים בליתוספירה היבשתית והאוקיינית כאחד, מציעה כי סטיות תרמיות במעטפת גורמות לעליית המאגמה, וכי סוג הליתוספירה שולט בהיווצרותם. למשל, סטיות תרמיות מתחת לליתוספירה האוקיינית אמורות ליצור בה השפעה מאגמטית יתרה, מאחר שהקרום האוקייני דק יותר ומאפשר התכה בלחץ נמוך, יותר מאשר קרום יבשתי.
באופן דומה, סטיות תרמיות דומות במרכז לוח (למשל, הוואי) ולאורך שולי לוח (למשל, איסלנד) אמורות ליצור יותר מאגמטיות מאחר שבנקודות אלה מתגברת ההתכה בלחץ נמוך. עם זאת, טומוגרפיה סייסמית שנערכה בשנים האחרונות על מבנה מהירות המעטפת (mantle-velocity) – קירוב לטמפרטורה (a proxy for temperature) – מתחת לאיסלנד ולהוואי, מצביעה על הבדלים משמעותיים בין השתיים.
הנחות אחרות.
על אף שניתן להניח כי מקורם של משטחי הבזלת בתימרת מעטפת הנוצרת על ידי תהליכים של חומרים מוצקים, הוצעו מנגנונים חלופיים:
שיוך שפכי הבזלת על הירח למכתשי פגיעה, כמו גם עדויות מוגבלות בכדור הארץ, מציעים כי התכה מסיבית בלחץ נמוך של המעטפת – או לפחות הידקקות משמעותית של הקרום וסדיקתו, היוצרים מוליכים לחומרי מעטפת אל פני השטח – עשויים להסביר את התהוותם של כמה משטחי בזלת. מנגנון כזה הוצע כחלופה להנחת התימרה באשר למדרגות סיביר, רמת אונטונג-ג'אווה (Ontong Java) ומדרגות דקאן.
תאוריות אחרות לסיבת היווצרות משטחי הבזלת כוללות היפרדות שכבות האקלוגיט בתחתית הקרום, תופעות געשיות בשולי הליתוספירה העבה, וכן פגיעת מטאוריט.
משטחי בזלת אחדים עשויים לנבוע מצירוף של שבירת שולי יבשת וסטיות תרמיות במעטפת. לכן, מנגנונים מרובים עשויים להידרש להסבר כל משטחי הבזלת הנרחבים, גם בכדור הארץ וגם במקומות אחרים במערכת השמש.
תכונות.
סלעי משטחי הבזלת שונים בהרכבם מן הסלעים הנוצרים ברכסים מרכז-אוקייניים ובאיים געשיים מבחינה פטרולוגית, גאוכימית, גאוכרונולוגית וגאופיזית.
סלעי המשטחים מוגדרים על-פי המאפיינים המאפיים הדומיננטיים של סלעי הפרץ: עושר בברזל ובמגנזיום וכן בזלת אלקלית ותולאיטית. עם אלה מופיעים גם סלעים עתירי סיליקה, אך אלה מקושרים לשלבים הראשונים של התהוות המשטחים ולסיומה בלבד. מאחר שהשכבה הזמינה ביותר למחקר היא הקרום העליון של המשטחים, מרבית הידע עליהם נובע מהלבה היוצרת אותו. שכבה זו עשויה להגיע לעובי של 10 ק"מ. בחינה גאופיזית וסייסמית ומידע המשווה בין המשטחים לבין קרום אוקייני מצביעים על כך שמתחת לקרום העבה של המשטחים קיימת שכבת מחדר מאגמטית, שביסודה היא שכבת עיבוי – מאגמה שנלכדה בתחתית הקרום ונקרשה במקום. מדידות סייסמיות מצביעות על כך ששכבה זו מכילה סלעי גברו (סלע פלוטוני מאפי) ומתחתם סלעים אולטרה-מאפיים.
עוביו של קרום ימי בו מצוי משטח בזלת – ביחד עם שכבות סלעי הפרץ והמחדר – עשוי להגיע ל-35 ק"מ, כפי שעולה ממדידות סייסמיות וכבידתיות ברמת אונטונג-ג'אווה. ברמה ימית זו, וכן מתחת למדרגות דקאן ופרנה היבשתיות, נצפו אזורים של מהירות מעטפת נמוכה. אזורים אלה, הנחשבים לשורשים הליתוספריים של המשטחים, עשויים לחדור עד לעומק של 500–600 ק"מ במעטפת. בניגוד לאזורים של מהירות גבוהה (מתחת למרבית הקרומים היבשתיים ובחלק מן הקרומים האוקייניים), אזורי מהירות נמוכה מתחת למשטחי הבזלת הנרחבים משקפים שרידים כימיים ותרמיים ראשוניים של פעילות תימרת מעטפת. כושר הציפה הגבוה של שורשים אלה רומז על תפקידם המשמעותי של משטחי הבזלת בהתרחבות שטח היבשות באמצעות צמיחת שוליהן.
תפוצה, מיקום וסוגים.
משטחי בזלת נרחבים נוצרים באזורים יבשתיים ואוקייניים כאחד, פנים-לוחיים ובשולי לוחות, ופריסתם עולמית. המשותף לכל משטחי הבזלת הנרחבים הוא תקופת פעילות קצרה באירועים מאגמטיים אפיזודיים וארעיים, המגבירים באופן משמעותי את שיעורי פליטת המאגמה העולמית לתקופה קצרה. אם נוצר משטח נרחב בשולי לוח, הוא ירכיב את כל המקטע הקרומי באותו מקום. לעומת זאת, אם המשטח ייווצר בתוך לוח, הרי שהקרום הראשוני יופרע באזור החדירה ויתעבה משני צדדיו ככריך – שכבת בזלת תיווצר מעליו ושכבת מחדר בתחתיתו.
משטחי בזלת יבשתיים.
משטחי הבזלת היבשתיים – שהם הנחקרים ביותר בזכות נגישותם – מתפרצים מסדקי-ענק בקרום היבשתי. רובם מכסים אגני השקעה, וכולם משטחים בשולי לוח הנוצרים כתוצאה מגעשיות נרחבת במהלך שבירת יבשת. כאלה הן מדרגות דקאן בהודו, המשתרעות על כמיליון קמ"ר וגילן 64–69 מיליון שנה, והרמה הבזלתית של נהר קולומביה במערב ארצות הברית, שהתפרצה לפני 15–17 מיליון שנה. דוגמאות נוספות:
מדרגות סיביר ומדרגות אומיישאן נוצרו בסוף הפרם, לפני כ-250–260 מיליון שנה.
שולי יבשת.
שולי יבשת סבילים (passive margins) הם נקודת המעבר בין קרום יבשתי לקרום אוקייני השייכים ללוח אחד, ואינם שולי יבשת פעילים. שוליים אלה מכילים סלעי משקע המורבדים מעל בקע עתיק ויוצרים אגנים אוקייניים חדשים. כתוצאה מהידקקות הקרום לאורך הבקע, עשויה להתפתח בשוליים אלה געשיות (שוליים געשיים סבילים) שתוביל להיווצרות משטחי בזלת ואף לפתיחת רכס מרכז אוקייני. דוגמה למשטח בזלת בשולי יבשת היא החבל הגעשי המרכז-אטלנטי שנוצר בעת התפרקות פנגיאה ופתיחת האוקיינוס האטלנטי. חבל זה כולל את החופים המזרחיים של אמריקה הצפונית וצפון אמריקה הדרומית, ואת החופים הצפון מערביים של אפריקה. לצפונו שוכנים שרידי רמת תוליאן מן הפלאוגן. הרמה השתרעה ככל הנראה על שטח של 1.8 מיליון קמ"ר בצפון האוקיינוס האטלנטי של ימינו, ומניחים כי התפרקה ברובה כשנוצר האוקיינוס האטלנטי. שרידיה מצויים בצפון אירלנד, צפון-מערב סקוטלנד, איי פארו, צפון-מערב איסלנד, מזרח גרינלנד ומערב נורווגיה.
משטחי בזלת אוקייניים.
באגנים אוקייניים עמוקים נוצרים ארבעה סוגי משטחים:
בתחום האוקייני, רמות אוקייניות ורכסים תת-ימיים הם התוואים המובנים פחות בין המשטחים בהקשר למיקום הטקטוני שבהם נוצרו.
בכדור הארץ קיימים משטחי בזלת נרחבים רבים:
משטחי בזלת נרחבים והסביבה.