Esta es una historia de geología forense, de tratar de resolver la historia antigua de la corteza debajo de Bangladesh y la Bahía de Bengala, una región tectónicamente compleja que ha confundido a los científicos durante décadas, y cómo está conectada a un área a miles de kilómetros al sur. Al igual que con muchas buenas historias de detectives, esta implica interpretaciones conflictivas de pruebas incompletas, pistas casuales que revelaron nuevas ideas y, en última instancia, sugerimos, una resolución convincente que también arroja luz sobre otros misterios.
La India y la Antártida se separan
La historia comienza cuando la India y la Antártida, ambas anteriormente parte del supercontinente Gondwana, se separaron a principios del Cretácico, hace unos 130 millones de años. Esta escisión ocurrió a lo largo de una grieta, o centro de expansión, en la corteza terrestre, entre lo que hoy es el este de la India y una porción de la Antártida Oriental. A medida que las masas de tierra se separaban, con la India alejándose rápidamente hacia el norte a unos 3 centímetros por año, la lava entró en erupción y se enfrió a ambos lados de la grieta, dando origen a la Cuenca Enderby (frente a la costa de la Tierra de la Reina Maud, Antártida) por un lado y la Bahía de Bengala por el otro. Al principio, la corteza a ambos lados de la grieta debajo de las cuencas oceánicas recién formadas esencialmente reflejaba la del otro lado.
El área de Gondwana, incluyendo lo que se convertiría en el subcontinente indio y su cuenca oceánica adyacente, se convirtió en la Placa India. Esta región estaba dividida por el centro de expansión de la zona que incluía la Antártida y su cuenca oceánica adyacente, que se convirtió en la Placa Antártica.
Una Desconcertante desconexión
A medida que la lava se solidifica en una nueva corteza oceánica, ciertos tipos de minerales conservan las firmas del campo magnético de la Tierra. Estas firmas se pueden registrar con magnetómetros remolcados por buques y luego se pueden usar para determinar las edades de diferentes porciones de corteza. Los científicos hacen esta determinación inferiendo el patrón de magnetismo visto en las rocas de la corteza y atándolo al patrón conocido de reversiones periódicas del campo magnético de la Tierra.
Debido a que la expansión del fondo marino y la formación de nueva corteza son simétricas a cada lado de un centro de expansión, los patrones magnéticos a cada lado también son simétricos y forman imágenes especulares entre sí. Por lo tanto, se esperaba que el patrón magnético en la Bahía de Bengala observado hoy reflejara el patrón en la cuenca Enderby, aproximadamente a 8.000 kilómetros de distancia (Figura 1).
Científicos del Instituto Nacional de Oceanografía (NIO) en Goa, India, utilizaron el método de medición magnética para obtener edades de la corteza subyacente a la Bahía de Bengala. En 1992, lanzaron un programa masivo, remolcando un magnetómetro detrás del barco de investigación NIO Sagar Kanya («Hija del Océano») a lo largo de seis pistas que totalizan unos 8.200 kilómetros (Figura 2).
De este esfuerzo, Ramana et al. informó que la corteza más antigua debajo de la bahía tenía unos 130 millones de años (de acuerdo con el inicio de la división entre la India y la Antártida), mientras que la corteza más joven tenía unos 120 millones de años. Estos investigadores también observaron que la apertura y la formación de nueva corteza procedían continuamente sin interrupciones.
Una validación de Ramana et al.los resultados podrían obtenerse encontrando variaciones magnéticas de imagen especular en la cuenca Enderby. Sin embargo, cuando Gaina et al. las mediciones magnéticas publicadas de la cuenca Enderby no demostraron ser una imagen especular de los resultados de la Bahía de Bengala, ni mostraron una propagación ininterrumpida. Los resultados del equipo de Gaina se basaron en lecturas magnéticas recogidas en tres trayectorias de barcos relativamente cortas (un total de unos 1.100 kilómetros) al sur de Elan Bank, un saliente occidental de la Meseta de Kerguelen (Figura 2). Estos resultados mostraron lo que parecía ser un centro de expansión no en el límite de la cuenca Enderby, sino dentro de ella. Este patrón era bastante diferente al de la Bahía de Bengala y podría haber sido creado solo por un cambio rápido, o salto, del centro de expansión.
Conciliar Mediciones magnéticas Discordantes
La diferencia en la interpretación de los patrones magnéticos en las dos cuencas era desconcertante. ¿Cuál era la correcta? Interpretar patrones magnéticos generalmente implica hacer suposiciones. Para obtener una interpretación de la edad de toda la corteza de la Bahía de Bengala, Ramana et al. había supuesto tasas de dispersión, la porción más apropiada de la escala de tiempo de inversión magnética a aplicar y la presencia de zonas de fractura (que desplazan el patrón magnético). Pero las suposiciones incorrectas pueden negar interpretaciones completas.
Gaina et al. , por otro lado, al abordar solo una parte de la cuenca Enderby, no hizo tales suposiciones. El hecho de que vieran simetría exacta en el patrón magnético alrededor de una grieta fue suficiente para justificar la presencia de un salto en el centro de expansión y confirmar su interpretación del patrón magnético.
Las suposiciones hechas por Ramana et al. no resistió un examen más detenido. Han invocado tasas de propagación que parecen ser demasiado altas. Habían asumido la presencia de zonas de fractura que, resultó, no existe. Y habían ignorado la presencia de la cresta del 85°E, una característica importante de la Bahía de Bengala. Por estas razones, su interpretación del patrón magnético y las edades de la corteza en la Bahía de Bengala tuvo que ser rechazada.
Sin embargo, todavía nos quedaba la incómoda conclusión de que los patrones magnéticos en las dos cuencas eran diferentes.
El curso de los acontecimientos más plausible que se nos ocurrió para explicar este misterio geológico procede de la siguiente manera. Durante unos 10 millones de años después de que se abrió la grieta entre la India y la Antártida, la corteza a ambos lados—en la Bahía de Bengala y en la Cuenca Enderby—se formó simétricamente como se esperaba, como lo indican las alineaciones magnéticas en la imagen de la izquierda en la Figura 3.
Pero en un giro inesperado, la parte oriental del centro de expansión original parece haber saltado hacia el norte en relación con la parte occidental del centro de expansión. Esta grieta recientemente reubicada debe haber estado más lejos de la Antártida y más cerca de la India. A medida que las Placas India y Antártica continuaban separándose, se detuvo la propagación a lo largo de la parte oriental anterior al salto de la grieta original. Este cambio dejó un patrón magnético simétrico reliquia al sur del Banco Elan (como se muestra en la imagen de la derecha en la Figura 3), que es lo que Gaina y sus colegas detectaron.
Esta secuencia de eventos explicaba los diferentes resultados magnéticos de la Bahía de Bengala y la cuenca Enderby, pero quedaban dos grandes preguntas: ¿Dónde terminó la parte oriental del centro de expansión, y por qué ocurrió el salto?
Grandes pistas en Datos de décadas de antigüedad
Una pista que podría ayudar a resolver estas preguntas provino de una fuente inesperada: el gigante de la energía Unocal. En el decenio de 1960, el contratista geofísico alemán Prakla recopiló registros de reflexión sísmica de Unocal, que mostraban características denominadas reflectores de inmersión hacia el mar (DEG), que representan interfaces entre capas intercaladas de material volcánico y sedimentario y son característicos de los márgenes continentales pasivos volcánicos. (Se observan, por ejemplo, en la costa Este de los Estados Unidos. Pero, ¿por qué los DEG se producirían en tierra debajo de Bangladesh en lugar de cerca de un límite entre el continente y el océano?
Una respuesta a esta pregunta surgió cuando Bert Bally, un colega de la Universidad Rice, señaló un artículo sobre la tectónica de Bangladesh de Lohmann . El artículo, publicado en el Boletín de la Asociación Suiza de Geólogos e Ingenieros Petroleros, había escapado a nuestro aviso anterior, pero ahora nos dio una pista importante sobre dónde se había acabado la parte oriental del centro de expansión después del salto. Buscamos trampas volcánicas previamente no asociadas.
En la Figura 4 se muestra un fragmento de uno de los registros de DEG Unocales e ilustraciones parciales de dos de las líneas de reflexión con DEG, y en la Figura 5 se indican las partes de las líneas de reflexión donde ocurrieron los DEG. La Figura 5 también muestra la ubicación de las Trampas Rajmahal y Sylhet, grandes provincias de roca volcánica que se formaron cuando las lavas inundaron la superficie de la Tierra. Las rocas que constituyen las dos trampas tienen propiedades químicas idénticas y la misma edad de 117,5 millones de años. Sin embargo, sin una explicación geológica convincente para conectar las dos provincias, que están separadas por cientos de kilómetros, la mayoría de los investigadores habían creído que las trampas Rajmahal y Sylhet provenían de erupciones separadas. Pero las posiciones de los DEG con respecto a las trampas nos sugerían la posibilidad de una interpretación diferente: que las trampas se encontraban a lo largo de una línea continua de actividad volcánica pasada que representaba la ubicación desconocida a la que había saltado el extremo oriental del centro de expansión original.
La corroboración de esta idea vino de otra medición geofísica. En los márgenes volcánicos pasivos, los DEG están asociados con rocas que contienen grandes cantidades de minerales magnéticos, que dan lugar a grandes anomalías magnéticas. Los mapas de medición magnética de Bangladesh mostraron que tal anomalía se encuentra realmente entre las trampas Rajmahal y Sylhet. (Un límite internacional es responsable de la aparente discontinuidad en cada extremo de la anomalía magnética vista en la Figura 5, aunque Mita Rajaram del Instituto Indio de Geomagnetismo nos aseguró que la anomalía continúa hasta las trampas a ambos lados. Por lo tanto, la continuidad de la anomalía magnética apoyó nuestro descubrimiento de la línea de apertura reubicada que conecta las dos trampas (y probablemente se extiende hacia el este), que informamos en 2016 .
¿por Qué el Salto?
Ahora teníamos una comprensión más profunda de la corteza debajo de la Bahía de Bengala. Después de que la nueva grieta se formara hace aproximadamente 120 millones de años, la Placa India continuó marchando hacia el norte, mientras que un nuevo océano se abrió al sur del centro de expansión. Unos 65 millones de años después, la Placa India chocó con Eurasia, levantando una nueva cadena montañosa, el Himalaya. A medida que las montañas se elevaban, vertieron enormes cantidades de sedimentos erosionados que fueron transportados por dos ríos gigantes, el Ganges y el Brahmaputra, al océano recién formado. Gradualmente, estos sedimentos se llenaron en una porción del océano, hoy en día, esta área de relleno se conoce como la Cuenca de Bengala, que incluye Bangladesh y parte del estado indio oriental de Bengala. Bangladesh, por lo tanto, yace sobre un lecho de corteza oceánica, no de corteza continental, como una vez se asumió. Al sur de la Cuenca de Bengala se encuentra la actual Bahía de Bengala, que contiene una de las acumulaciones de sedimentos más gruesas del mundo y todavía está en proceso de llenarse.
El misterio todavía tenía una pregunta persistente: ¿Por qué ocurrió el salto? La explicación más probable invoca un papel para la roca que se eleva desde lo profundo del manto. La India, después de su división del Cretácico Inferior de la Antártida y durante su marcha hacia el norte, pasó por encima del penacho de Kerguelen. Los penachos contienen roca cálida que se eleva desde el límite del núcleo del manto hasta la corteza. Este material flotante de vez en cuando entra en erupción en forma de lava en la superficie. Varios petrólogos han argumentado que el material que constituye las trampas Rajmahal y Sylhet no provenía directamente del penacho de Kerguelen, sin embargo, sino que el calor transportado por el penacho fue responsable de abrir una grieta que luego suministraba el magma en las trampas. Sugerimos que esta nueva grieta representa el salto de la parte oriental de la grieta original.
Simultáneamente con el salto, la lava se depositó sobre una parte de la Placa India (mostrada en amarillo en la Figura 3) que posteriormente se desprendió de ella. Esta área separada comprende la Meseta de Kerguelen y el Banco Elan, ahora parte de la cuenca Enderby (Figura 2). Tras el salto y el inicio del nuevo centro de expansión, se interrumpió la fragmentación a lo largo de la parte oriental del centro de expansión original (ahora en la cuenca Enderby oriental). Fue este extinto centro de propagación lo que descubrió el equipo de Gaina. La parte occidental del centro de extensión original, mientras tanto, no saltó. Por lo tanto, el centro de extensión original se dividió en dos segmentos conectados por una zona de fractura (falla de transformación), como se ve en la Figura 3. La cresta de 85°E en la Figura 2 y la franja de anomalías negativas en la Figura 5 representan esta zona de fractura.
Una Segunda Línea de Evidencia
las mediciones Magnéticas no son el único método utilizado para determinar la naturaleza de la corteza. La refracción sísmica, en la que se mide la velocidad de las ondas sísmicas que viajan a través de la corteza y se relaciona con la composición de las rocas de la corteza, también es un método viable. Este método también se puede utilizar para determinar el espesor de la corteza.
Sibuet et al. realizaron un excelente experimento de refracción. , la oms recopiló datos de refracción sísmica a lo largo de tres pistas frente a la costa de Bangladesh (Figura 6, izquierda). Los resultados de estos experimentos a menudo se muestran en gráficos en los que se representa la velocidad de las ondas sísmicas en la corteza comparándola con la profundidad. Un ejemplo de este tipo de parcela se ve en la Figura 6 (derecha), que incluye los resultados de una de las estaciones sísmicas utilizadas en Sibuet et al.es investigación. En la Figura 6 también se muestran datos de velocidad y profundidad determinados en investigaciones anteriores para ondas sísmicas que viajan a través de diferentes áreas de la corteza oceánica o continental.
La corteza oceánica es típicamente más delgada que la corteza continental, pero también es más densa, por lo que las velocidades sísmicas son más altas. Sibuet y sus colegas concluyeron que debido a que sus resultados indicaban una corteza gruesa donde habían recolectado datos fuera de Bangladesh, la corteza debe tener origen continental, a pesar de que la velocidad sísmica era mucho mayor de lo esperado para la corteza continental.
Pero Eldholm y Grue habían demostrado con datos de otros márgenes volcánicos pasivos que la corteza oceánica recién formada podía ser mucho más gruesa de lo normal. De hecho, la curva media de velocidad y profundidad que determinaron para la nueva corteza oceánica a lo largo de los márgenes volcánicos coincidió completamente con Sibuet et al.curva (Figura 6). Así, los datos que Sibuet et al. se tomó para indicar que la corteza continental frente a Bangladesh en realidad proporciona un fuerte apoyo a la idea de que la corteza debajo de la Cuenca de Bengala es oceánica . (Es importante señalar, sin embargo, que Sibuet et al. no está de acuerdo con nuestra interpretación. En cambio, sugieren que sus curvas de velocidad-profundidad difieren de las curvas de velocidad-profundidad en los márgenes volcánicos pasivos, y atribuyen velocidades sísmicas de la corteza a travesaños volcánicos que se entrometen en la corteza continental.)
Un Relato Tectónico Revelado
Mirando en total la evidencia acumulada, la serie probable de eventos que llevaron a la formación de la corteza debajo de la Bahía de Bengala es la siguiente:
1. Tras la división entre la India y la Antártida a principios del Cretácico, la Bahía de Bengala y la Cuenca Enderby evolucionaron simétricamente.
2. Hace unos 120 millones de años, un salto hacia el norte en la parte oriental del centro de expansión llevó a la creación de un nuevo océano. Este nuevo océano se abrió al sur del centro de expansión reubicado, que se extendía a lo largo de una línea definida por las trampas Rajmahal y Sylhet, y la nueva corteza oceánica es lo que subyace a la Cuenca de Bengala, incluida Bangladesh, así como a la cuenca oriental de la Bahía de Bengala.
3. El salto en el centro de expansión arrancó la Meseta ancestral de Kerguelen de la Placa India y la reubicó en la Placa Antártica. Esta meseta fue posteriormente el sitio de una extensa deposición de lava, pero conservó su base de corteza continental india.
4. El salto también creó una falla de transformación que conectó los dos segmentos de la grieta. Esta falla de transformación está delineada por una anomalía de gravedad negativa en tierra en la actual India oriental y en el mar en la cresta de 85°E.
Con esta secuencia elaborada, se han respondido muchas preguntas que han dejado perplejos a los científicos que investigan esta área. Sin embargo, al igual que con muchas buenas historias de detectives, hay detalles sin resolver: la anomalía de gravedad negativa observada en la zona de fractura de 85°E aún no se ha explicado con éxito, por ejemplo. Tal vez las investigaciones futuras continúen revelando nuevos conocimientos sobre la fascinante y compleja geología de esta región.