Tämä on rikosteknisen geologian tarina, jossa yritetään selvittää Bangladeshin ja Bengalinlahden alla sijaitsevan maankuoren muinaista historiaa, tektonisesti monimuotoista aluetta, joka on hämmentänyt tutkijoita vuosikymmeniä, ja miten se liittyy tuhansien kilometrien päässä etelään sijaitsevaan alueeseen. Kuten monissa hyvissäkin dekkareissa, tässäkin on ristiriitaisia tulkintoja epätäydellisistä todisteista, uusia oivalluksia paljastavia sattumanvaraisia johtolankoja ja lopulta ehdotamme pakottavaa ratkaisua, joka valaisee myös muita mysteerejä.
Intia ja Etelämanner osin
tarina alkaa, kun Intia ja Etelämanner—molemmat aiemmin kuuluivat supermanner Gondwanaan—erkanivat toisistaan varhaisella liitukaudella, noin 130 miljoonaa vuotta sitten. Tämä halkeama tapahtui nykyisen Itä-Intian ja Itä-Antarktiksen välisen maankuoren repeämän eli leviämiskeskuksen varrella. Kun maamassat erkanivat toisistaan Intian kiitäessä kohti pohjoista noin 3 senttimetriä vuodessa, purkautui ja viileni laavaa repeämän molemmin puolin synnyttäen Enderbyn altaan (Kuningatar Maudin maan rannikon edustalla Etelämantereella) toiselle puolelle ja Bengalinlahden toiselle puolelle. Alkuaikoina kuori halkeaman molemmin puolin vastamuodostuneiden merialtaiden alla heijasti olennaisesti sitä toisella puolella.
Gondwanan alue mukaan lukien se, mistä tulisi Intian niemimaa ja sen viereisestä valtamerialtaasta tuli Intian laatta. Alueen jakoi leviämiskeskus muun muassa Etelämantereesta ja sen viereisestä valtamerialtaasta, josta tuli Etelämantereen laatta.
hämmentävä katkos
laavan jähmettyessä uudeksi valtameren kuoreksi tietyntyyppiset mineraalit säilyttävät maan magneettikentän allekirjoitukset. Nämä merkit voidaan tallentaa laivalla vedettävillä magnetometreillä, ja niiden avulla voidaan määrittää kuoren eri osien Ikä. Tiedemiehet tekevät tämän päätöksen päättelemällä maankuoren kivissä näkyvän magnetismin kaavan ja sitomalla sen tunnettuun maan magneettikentän periodisten kääntymisten kaavaan.
koska merenpohjan leviäminen ja uuden kuoren muodostuminen ovat symmetrisiä leviämiskeskuksen molemmin puolin, myös magneettiset kuviot kummallakin puolella ovat symmetrisiä ja muodostavat toisistaan peilikuvia. Niinpä oletettiin, että Bengalinlahdella tänään havaittu magneettinen kuvio heijastaisi Enderbyn altaan kaavaa noin 8 000 kilometrin päässä (Kuva 1).
Intian Goassa sijaitsevan National Institute of Oceanography (Nio) – tutkimuslaitoksen tutkijat käyttivät magneettista mittausmenetelmää saadakseen selville Bengalinlahden taustalla olevan kuoren iän. Vuonna 1992 he käynnistivät massiivisen ohjelman, jossa he hinasivat magnetometrin NIO-tutkimusalus Sagar Kanyan (”Ocean Daughter”) taakse kuutta raidetta pitkin yhteensä noin 8 200 kilometriä (kuva 2).
tästä ponnistuksesta, Ramana et al. raportoitiin, että vanhin kuori Lahden alla oli noin 130 miljoonaa vuotta vanha (yhtäpitävästi Intian ja Antarktiksen välisen jaon alun kanssa), kun taas nuorin kuori oli noin 120 miljoonaa vuotta vanha. Tutkijat havaitsivat myös, että uuden kuoren avautuminen ja muodostuminen eteni jatkuvasti ilman keskeytyksiä.
Ramanan ym. validointi.’s tulokset voitaisiin tehdä löytämällä peilikuvan magneettinen vaihtelut Enderby altaan. Kuitenkin, kun Gaina et al. julkaistut Magneettiset mittaukset Enderbyn altaasta eivät osoittautuneet peilikuvaksi Bengalinlahden tuloksista, eivätkä ne osoittaneet keskeytymätöntä leviämistä. Gainan ryhmän tulokset perustuivat magneettisiin lukemiin, jotka oli kerätty kolmelta suhteellisen lyhyeltä laivareitiltä (yhteensä noin 1 100 kilometriä) Kerguelenin ylängön länsipuolella sijaitsevasta Elan Bankista etelään (kuva 2). Nämä tulokset osoittivat, mikä näytti olevan leviämiskeskus, Ei Enderbyn altaan rajalla, vaan sen sisällä. Tämä kuvio oli aivan erilainen kuin Bengalinlahdella, ja se saattoi syntyä vain leviävän Keskuksen nopealla siirrolla eli hypyllä.
ristiriitaisten Magneettimittausten yhteensovittaminen
kahden altaan magneettikuvioiden tulkintaero oli hämmentävä. Kumpi oli oikein? Magneettisten kuvioiden tulkitsemiseen liittyy yleensä oletusten tekeminen. Johtaa age Tulkinta koko kuori Lahden Bengalin, Ramana et al. oli olettanut leviämisnopeudet, sopivin osa magneettisen kääntymisen aikataulu soveltaa, ja läsnäolo murtuma vyöhykkeiden (joka syrjäyttää magneettinen kuvio). Mutta väärät oletukset voivat kumota kokonaisia tulkintoja.
Gaina et al. toisaalta, kun tarkastellaan vain osaa Enderbyn valuma-alueesta, ei ole tehty tällaisia oletuksia. Se, että he näkivät tarkan symmetrian repeämän ympärillä olevassa magneettisessa kuviossa, riitti oikeuttamaan hypyn läsnäolon leviämiskeskuksessa ja vahvistamaan heidän tulkintansa magneettisesta kuviosta.
Ramanan ym.tekemät oletukset. ei kestänyt lähempää tarkastelua. He olivat vedonneet levitysasteisiin, jotka näyttivät aivan liian korkeilta. He olivat olettaneet, että murtumavyöhykkeitä ei ollut olemassa. Ja he olivat jättäneet huomiotta 85°E: n harjanteen, joka on tärkeä Bengalinlahden piirre. Näistä syistä heidän tulkintansa Bengalinlahden magneettikuviosta ja maankuoren aikakausista oli hylättävä.
meille jäi kuitenkin kiusallinen johtopäätös, että kahden altaan magneettiset kuviot olivat erilaiset.
uskottavin tapahtumien kulku, jonka keksimme tämän geologisen mysteerin selittämiseksi, etenee seuraavasti. Noin 10 miljoonaa vuotta Intian ja Antarktiksen välisen repeämän avautumisen jälkeen kummankin puolen—Bengalinlahden ja Enderbyn altaan-kuori todellakin muodosti odotetun symmetrisesti, kuten kuvan 3 vasemmalla puolella olevan kuvan magneettiset linjat osoittavat.
mutta odottamattomassa käänteessä alkuperäisen leviämiskeskuksen itäosa näyttää hypänneen pohjoiseen suhteessa leviämiskeskuksen länsiosaan. Uusi repeämä lienee ollut kauempana Etelämantereesta ja lähempänä Intiaa. Intian ja Antarktiksen mannerlaattojen jatkaessa erilleen siirtymistään, leviäminen alkuperäisen repeämän esijumppaa edeltävää itäistä osaa pitkin pysähtyi. Tämä muutos jätti jälkeensä jäänne symmetrinen magneettinen kuvio etelään Elan Bank (kuten kuvassa oikealla Kuvassa 3), joka on mitä Gaina ja kollegat havaitsivat.
tämä tapahtumasarja selitti Bengalinlahden ja Enderbyn altaan erilaiset magneettiset tulokset, mutta jäljelle jäi kaksi suurta kysymystä: Mihin leviämiskeskuksen itäosa päätyi, ja miksi hyppy tapahtui?
Big Clues in Decades-Old Data
johtolanka, joka voisi auttaa ratkaisemaan nämä kysymykset, tuli odottamattomasta lähteestä—energiajätti Unocalista. Unocalilla oli saksalaisen geofysikaalisen urakoitsijan Praklan 1960-luvulla keräämiä seismisiä heijastusaineistoja, joissa oli seismisiä heijastimia (Seaward dipping reflectors, SDR), jotka edustavat vulkaanisen ja sedimenttimateriaalin kerrosten välisiä rajapintoja ja ovat tyypillisiä vulkaanisille passiivisille mannermaisille reunoille. (Niitä on havaittu esimerkiksi Yhdysvaltain itärannikon edustalla.) Mutta miksi Erityisnosto-oikeudet esiintyisivät maalla Bangladeshin alapuolella eivätkä lähellä mantereen ja valtameren rajaa?
vastaus tähän kysymykseen syntyi, kun Bert Bally, kollega Ricen yliopistossa, osoitti lohmannin laatimaa tutkielmaa Bangladeshin laattatektoniikasta . Sveitsin Öljygeologien ja insinöörien liiton tiedotteessa julkaistu lehti oli jäänyt meiltä huomaamatta, mutta nyt se antoi meille tärkeän vihjeen siitä, mihin leviämiskeskuksen itäosa oli hypyn jälkeen päätynyt. Tutkimme aiemmin liittymättömiä vulkaanisia ansoja.
kuviossa 4 on katkelma yhdestä YK: n erityisnosto-oikeutta koskevasta tietueesta ja osittainen kuvitus kahdesta erityisnosto-oikeutta käyttävästä heijastusviivasta, ja kuviossa 5 esitetään ne heijastusviivat, joilla erityisnosto-oikeutta esiintyi. Kuvassa 5 on myös Rajmahal-ja Sylhet-ansojen sijainnit. ne ovat suuria vulkaanisia kiviprovinsseja, jotka syntyivät, kun lavat tulvivat maan pinnalle. Kahden Ansan muodostamilla kivillä on identtiset kemialliset ominaisuudet ja sama ikä 117,5 miljoonaa vuotta. Silti ilman pakottavaa geologista selitystä yhdistää kaksi provinssia, jotka ovat satojen kilometrien päässä toisistaan, useimmat tutkijat olivat uskoneet Rajmahal-ja Sylhet-ansojen syntyneen erillisistä purkauksista. Mutta Erityisnosto-oikeuksien asemat loukkujen suhteen antoivat meille mahdollisuuden toisenlaiseen tulkintaan: ansat olivat jatkuvassa linjassa menneen vulkaanisen toiminnan kanssa, joka edusti tuntematonta paikkaa, johon alkuperäisen leviämiskeskuksen itäpää oli hypännyt.
tämän ajatuksen vahvistuminen tuli toisesta geofysikaalisesta mittauksesta. Passiivisilla vulkaanisilla reunoilla SDR: t liittyvät kiviin, joissa on suuria määriä magneettisia mineraaleja, jotka aiheuttavat suuria magneettisia anomalioita. Bangladeshin magneettiset mittauskartat osoittivat, että tällainen poikkeama on todellakin Rajmahal-ja Sylhet-ansojen välissä. (Kansainvälinen raja on vastuussa näennäisestä epäjatkuvuudesta kuvassa 5 nähdyn magneettisen anomalian kummassakin päässä, vaikka Mita Rajaram Intian Geomagnetismin instituutista vakuutti, että anomalia jatkuu ansoihin kummallakin puolella.) Siten magneettisen anomalian jatkuvuus tuki löytöämme siirretystä aukon linjasta, joka yhdistää kaksi ansaa (ja luultavasti ulottuu itään), josta raportoimme vuonna 2016 .
miksi hyppy?
meillä oli nyt syvempi käsitys Bengalinlahden alla olevasta kuoresta. Uuden repeämän muodostuttua noin 120 miljoonaa vuotta sitten Intian laatta jatkoi marssiaan pohjoiseen samalla kun uusi valtameri avautui leviämiskeskuksen eteläpuolelle. Noin 65 miljoonaa vuotta myöhemmin Intian laatta törmäsi Euraasiaan nostaen uuden vuorijonon, Himalajan. Kun vuoret kohosivat, niistä irtosi valtavia määriä kuluneita sedimenttejä, joita kaksi jättiläisjokea, Ganges ja Brahmaputra, kuljettivat vastamuodostuneeseen valtamereen. Vähitellen nämä sedimentit täyttivät osan valtamerestä-nykyään tämä täyttynyt alue tunnetaan Bengalin altaana, joka käsittää Bangladeshin ja osan Intian itäosasta Bengalin osavaltiosta. Bangladesh on siis valtamerten kuoren eikä mantereen kuoren päällä, kuten aiemmin oletettiin. Bengalin altaan eteläpuolella sijaitsee nykyinen Bengalinlahti, jossa on yksi maailman paksuimmista sedimenttikerrostumista ja joka on vielä täyttymässä.
mysteerissä oli vielä yksi viipyvä kysymys: Miksi hyppy tapahtui? Todennäköisin selitys tuo roolin syvältä vaipasta nousevalle kivelle. Intia irtautui varhain Liitukautena Etelämantereesta ja marssin aikana pohjoiseen Kerguelenin puron yli. Plumeissa on lämmintä kiveä, joka nousee ytimen ja vaipan rajalta kuoreen. Tämä kelluva aines purkautuu silloin tällöin laavana maan pinnalla. Useat petrologit ovat väittäneet, että Rajmahal-ja Sylhet-ansojen materiaali ei kuitenkaan tullut suoraan Kerguelenin plumesta, vaan sen välittämä lämpö oli vastuussa repeämän avaamisesta, josta sitten saatiin ansoihin magmaa. Uusi repeämä edustaa alkuperäisen repeämän itäosan hyppyä.
samanaikaisesti hypyn kanssa laavaa kerrostui Intian laatan osan päälle (kuvassa 3 keltaisella), joka sittemmin irtosi siitä. Tämä erillinen alue käsittää Kerguelenin ylängön ja Elanin rannan, joka on nykyään osa Enderbyn valuma-aluetta (kuva 2). Hypyn ja uuden leviämiskeskuksen aloittamisen jälkeen rifing pitkin itäosaa alkuperäisen leviämiskeskuksen (nykyään itäisen Enderbyn altaan) lakkasi. Gainan ryhmä löysi sukupuuttoon kuolleen leviämiskeskuksen. Alkuperäisen leviämiskeskuksen länsiosa puolestaan ei hypännyt. Siten alkuperäinen leviämiskeskus jaettiin kahteen lohkoon, jotka yhdistettiin murtumavyöhykkeellä (muunnosvika), kuten kuvassa 3 nähdään. Kuvan 2 85°E: n harjanne ja kuvan 5 negatiivinen anomalian kaistale edustavat tätä murtumavyöhykettä.
toinen Todistusviiva
Magneettiset mittaukset eivät ole ainoa menetelmä, jota käytetään maankuoren luonteen määrittämiseen. Seisminen taittuminen, jossa mitataan maankuoren läpi kulkevien seismisten aaltojen nopeutta ja joka liittyy maankuoren kivien koostumukseen, on myös käyttökelpoinen menetelmä. Tätä menetelmää voidaan käyttää myös maankuoren paksuuden määrittämiseen.
sibuet et al suorittivat erinomaisen taittokokeen. , joka keräsi seismistä taittumistietoa Bangladeshin rannikon kolmelta radalta (kuva 6, vas.). Tällaisten kokeiden tulokset esitetään usein kuvaajina, joissa maankuoren seismisten aaltojen nopeus piirretään syvyyttä vastaan. Esimerkki tämäntyyppisestä kuviosta on kuvassa 6 (oikealla), joka sisältää tulokset yhdestä sibuet et al-tutkimuksessa käytetyistä seismisistä asemista.- tutkimusta. Kuvassa 6 esitetään myös nopeus-syvyystiedot, jotka on määritetty aiemmassa tutkimuksessa seismisille aalloille, jotka kulkevat valtamerten tai mantereen kuoren eri alueilla.
valtameren kuori on tyypillisesti ohuempi kuin mantereinen kuori, mutta se on myös tiheämpää, joten seismiset nopeudet ovat suurempia. Sibuet ja hänen kollegansa päättelivät, että koska heidän tuloksensa osoittivat paksun kuoren, josta he olivat keränneet dataa Bangladeshin edustalta, maankuoren täytyy olla mannermaista alkuperää, vaikka seisminen nopeus oli paljon suurempi kuin mantereisella kuorella oletettiin.
mutta Eldholm ja Grue olivat osoittaneet muista passiivisista vulkaanisista reunoista saaduilla tiedoilla, että vastamuodostunut valtameren kuori saattoi olla paljon normaalia paksumpi. Itse asiassa keskimääräinen nopeus-syvyys käyrä, että he määritti uuden valtameren kuori pitkin vulkaaninen reunoja oli täysin sama Sibuet et al.’S käyrä (kuva 6). Siten tiedot, että Sibuet et al. otti osoittaa mannermainen kuori pois Bangladesh todella antaa vahvan tuen ajatukselle, että kuori alla Bengalin altaan on oceanic . (On kuitenkin tärkeää huomata, että Sibuet et al. älkää Hyväksykö tulkintaamme. He ehdottavat sen sijaan, että niiden nopeus-syvyys käyrät eroavat nopeus-syvyys käyrät passiivisen vulkaanisen reunoilla, ja ne osoittavat suurempi maankuoren seismisiä nopeuksia vulkaaninen siilit tunkeutuvat Manner kuori.)
tektoninen tarina, joka paljastui
tarkastellen kokonaisuudessaan kasautunutta todistusaineistoa, todennäköinen tapahtumasarja, joka johti kuoren muodostumiseen Bengalinlahden alle, on seuraava:
1. Intian ja Antarktiksen jakautumisen jälkeen varhaisella liitukaudella Bengalin Lahti ja Enderbyn allas kehittyivät symmetrisesti.
2. Noin 120 miljoonaa vuotta sitten levittäytymiskeskuksen itäosassa tapahtunut pohjoiseen suuntautuva hyppy johti uuden valtameren syntyyn. Tämä uusi valtameri avautui etelään siirretystä leviämiskeskuksesta, joka sijaitsi Rajmahal-ja Sylhet-ansojen määrittelemän linjan varrella, ja uusi valtamerikuori on Bengalin altaan, Bangladesh mukaan lukien, sekä Bengalinlahden itäisen altaan taustalla.
3. Leviämiskeskuksen hyppy repi esi-isien Kerguelenin ylängön Intian laatasta ja siirsi sen Etelämantereen laatalle. Tämä tasanko oli myöhemmin laajan laavakerrostuman paikka, mutta se säilytti Intian mannerkuoren juurensa.
4. Hypyssä syntyi myös muunnosvika,joka yhdisti repeämän kaksi lohkoa. Tämä muunnos siirros on rajattu negatiivinen painovoima anomalia maalla nykypäivän Itä-Intiassa ja merellä klo 85°E harjanne.
tällä jaksolla on saatu vastaus moniin kysymyksiin, jotka ovat hämmentäneet tätä aluetta tutkivia tiedemiehiä. Kuten monissa hyvissäkin dekkareissa, yksityiskohdat ovat kuitenkin jääneet ratkaisematta-esimerkiksi 85°E: n murtumavyöhykkeellä havaittua negatiivista painovoimapoikkeamaa ei ole vielä onnistuttu selittämään. Ehkä tulevat tutkimukset paljastavat edelleen uusia tietoja alueen kiehtovasta ja monimutkaisesta geologiasta.