Ez a kriminalisztikai geológia története—A Banglades és a Bengáli-öböl alatti kéreg ősi történelmének rendezése, egy tektonikusan összetett régió, amely évtizedek óta zavarta a tudósokat,és hogyan kapcsolódik egy több ezer kilométerre délre eső területhez. Mint sok jó detektív történet esetében, ez magában foglalja a hiányos bizonyítékok ellentmondásos értelmezését, az új betekintést feltáró véletlen nyomokat, és végső soron egy olyan kényszerítő állásfoglalást javasolunk, amely más rejtélyekre is fényt derít.
India és Antarktisz Part Ways
a történet akkor kezdődik, amikor India és az Antarktisz-mindkettő korábban a Gondwana szuperkontinens része-elszakadt egymástól a kora kréta korban, körülbelül 130 millió évvel ezelőtt. Ez a felosztás egy hasadék mentén, vagy elterjedési központ mentén történt, a kéregben a mai Kelet-India és a Kelet-Antarktisz egy része között. Ahogy a földmaszkok elváltak, India évente körülbelül 3 centiméterrel észak felé halad, láva tört ki és lehűlt a hasadék mindkét oldalán, az egyik oldalon az Enderby-medence (Maud Land királynő partjainál, Antarktiszon) született, a másik oldalon a Bengáli-öböl. Korán, kéreg mindkét oldalán a szakadék alatt az újonnan alakult óceán medencék lényegében tükrözte, hogy a másik oldalon.
Gondwana területe, beleértve azt is, ami az indiai szubkontinens lett, a szomszédos óceánmedencéje pedig az indiai lemez lett. Ezt a régiót az Antarktiszt és a vele szomszédos óceánmedencét is magába foglaló terület elterjedési központja osztotta el, amely az antarktiszi lemez lett.
A rejtélyes Disconnect
ahogy a láva megszilárdul az új óceáni kéregbe, bizonyos típusú ásványok megőrzik a Föld mágneses mezőjének aláírásait. Ezeket az aláírásokat hajóval vontatott magnetométerekkel lehet rögzíteni, majd a kéreg különböző részeinek életkorának meghatározására használják. A tudósok ezt úgy határozzák meg, hogy a kéreg kőzeteiben látható mágnesesség mintájára következtetnek, és a Föld mágneses mezőjének időszakos megfordításának ismert mintájához kötik.
mivel a tengerfenék terjedése és az új kéreg kialakulása szimmetrikus egy elterjedési központ mindkét oldalán, a mágneses minták mindkét oldalon szimmetrikusak, és tükörképeket alkotnak egymásról. Így várható volt, hogy a Bengáli-öbölben ma megfigyelt Mágneses Minta tükrözi a mintát az Enderby-medencében, nagyjából 8000 kilométerre (1. ábra).
Az indiai Goa-i Nemzeti Oceanográfiai Intézet (NIO) tudósai a mágneses mérési módszert alkalmazták a Bengáli-öböl mögötti kéreg korának megszerzésére. 1992-ben hatalmas programot indítottak, egy magnetométert vontat a NIO kutatóhajó mögött Sagar Kanya (“Ocean Daughter”) hat pálya mentén, összesen mintegy 8200 kilométer (2.ábra).
ebből az erőfeszítésből, Ramana et al. arról számoltak be, hogy az öböl alatti legrégebbi kéreg körülbelül 130 millió éves volt (az India és az Antarktisz közötti felosztás kezdetével egyetértésben), míg a legfiatalabb kéreg körülbelül 120 millió éves volt. Ezek a kutatók azt is megfigyelték, hogy az új kéreg megnyitása és kialakulása megszakítás nélkül folyamatosan folytatódott.
a Ramana et al.”s eredményeket lehetne találni tükörkép mágneses variációk az Enderby-medencében. Azonban, amikor Gaina et al. az Enderby-medence mágneses mérései nem bizonyultak tükörképnek a Bengáli-öböl eredményeiről, és nem mutattak folyamatos terjedést. Gaina csapata eredményei az Elan Banktól délre, a Kerguelen-fennsík nyugati részén található három viszonylag rövid (összesen körülbelül 1100 kilométer) hajóút mentén összegyűjtött mágneses leolvasásokon alapultak (2.ábra). Ezek az eredmények azt mutatták, hogy mi tűnt terjedési központnak, nem az Enderby-medence határán, hanem azon belül. Ez a minta egészen más volt, mint a Bengáli-öbölben, és csak a terjedési központ gyors eltolódásával vagy ugrásával lehetett volna létrehozni.
a két medence mágneses mintáinak értelmezése közötti különbség rejtélyes volt. Melyik volt helyes? A mágneses minták értelmezése általában feltételezéseket tesz. A Bengáli-öböl teljes kéregének korértelmezésének levezetése, Ramana et al. feltételezte a terjedési sebességet, a mágneses fordított idővonal legmegfelelőbb részét, valamint a törési zónák jelenlétét (amelyek kiszorítják a mágneses mintát). De a helytelen feltételezések elutasíthatják az egész értelmezést.
Gaina et al. másrészt az Enderby-medence csak egy részének kezelésében nem tett ilyen feltételezéseket. Az a tény, hogy pontos szimmetriát láttak a mágneses mintában egy hasadék körül, elegendő volt ahhoz, hogy igazolják, hogy a terjedési központban ugrás történt, és megerősítik a mágneses mintázat értelmezését.
a Ramana et al. nem állt fel a közelebbi vizsgálathoz. Ők hivatkoztak terjedésének aránya, hogy úgy tűnt, hogy túl magas. Feltételezték a törési zónák jelenlétét, amelyek kiderült, hogy nem léteznek. Figyelmen kívül hagyták a 85°E gerinc jelenlétét, amely a Bengáli-öböl fontos jellemzője. Ezen okok miatt el kellett utasítani a Bengáli-öbölben a mágneses mintázat és a kéreg korának értelmezését.
azonban még mindig maradt a kényelmetlen következtetés, hogy a mágneses minták a két medencék eltérő volt.
az események legvalószínűbb menete, amellyel ezt a geológiai rejtélyt magyaráztuk, a következőképpen folytatódik. Körülbelül 10 millió évvel az India és az Antarktisz közötti szakadék megnyitása után a kéreg mindkét oldalán—a Bengáli-öbölben és az Enderby-medencében-valóban szimmetrikusan alakult ki, ahogy az várható volt, amint azt a 3.ábrán a bal oldali képen látható mágneses vonalak jelzik.
de egy váratlan fordulat, a keleti része az eredeti elterjedési központ úgy tűnik, hogy ugrott észak felé képest a nyugati része a terjedési központ. Ez az újonnan áthelyezett hasadék messzebb lehetett az Antarktisztól és közelebb Indiához. Ahogy az indiai és az antarktiszi lemezek tovább haladtak egymástól, az eredeti hasadék keleti része mentén terjedve megállt. Ez a változás egy ereklye szimmetrikus mágneses mintázatot hagyott hátra az Elan Banktól délre (amint az a 3. ábrán látható jobb oldali képen látható), amit Gaina és kollégái észleltek.
ez az eseménysor a Bengáli-öböl és az Enderby-medence különböző mágneses eredményeit jelentette, de két nagy kérdés maradt: Hol végződött az elterjedési központ keleti része, és miért következett be az ugrás?
nagy nyomokat évtizedes adatok
egy nyom, amely segíthet megoldani ezeket a kérdéseket jött egy váratlan forrás—az energia óriás Unocal. Az unocal volt szeizmikus reflexiós records által gyűjtött a német geofizikai vállalkozó Prakla az 1960-as években. Ezek a feljegyzések mutatott jellemzők nevű tenger felőli mártással reflektorok (Sdr), amelyekhez a felületek között tarkított réteg, valamint a vulkáni üledékes anyag jellemző vulkanikus passzív kontinentális különbözet. (Ezeket megfigyelik például az Egyesült Államok keleti partjainál.) De miért fordulna elő szárazföldön Banglades alatt, nem pedig egy kontinens-óceán határ közelében?
erre a kérdésre adott válasz akkor merült fel, amikor Bert Bally, a Rice Egyetem munkatársa rámutatott egy Lohmann által a bangladesi tektonikáról szóló papírra . A svájci ásványolaj-geológusok és mérnökök Egyesületének közleményében megjelent cikk ugyan elkerülte korábbi értesítésünket, de most egy fontos nyomra bukkantunk arról, hogy az ugrás után hol kötött ki a szóróközpont keleti része. Megvizsgáltuk a korábban nem összekapcsolt vulkáni csapdákat.
az SDR-rekordok egyikének egy töredéke, valamint az SDR-ekkel ellátott két reflexiós vonal részleges illusztrációi a 4. ábrán láthatók, és az 5.ábrán a reflexiós vonalak azon részei, ahol SDR-k fordultak elő. Az 5. ábra a Rajmahal és a Sylhet csapdák helyét is mutatja, a vulkáni kőzet nagy tartományait, amelyek akkor alakultak ki, amikor a lavák elárasztották a Föld felszínét. A két csapdát alkotó kőzetek azonos kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, azonos korúak 117,5 millió évvel. Mégis, anélkül, hogy kényszerítő geológiai magyarázat lenne a két tartomány összekapcsolására, amelyeket több száz kilométer választja el egymástól, a legtöbb kutató úgy gondolta, hogy a Rajmahal és a Sylhet csapdák külön kitörésekből származnak. Az SDR-k csapdákkal kapcsolatos pozíciói azonban más értelmezés lehetőségét sugallták nekünk: hogy a csapdák a múltbeli vulkáni tevékenység folyamatos vonala mentén fekszenek, amely azt az ismeretlen helyet képviseli,amelyre az eredeti elterjedési központ keleti vége ugrott.
az ötlet alátámasztása egy másik Geofizikai mérésből származott. Passzív vulkáni margókon az SDR-k nagy mennyiségű mágneses ásványi anyagot hordozó kőzetekhez kapcsolódnak, amelyek nagy mágneses anomáliákat eredményeznek. Banglades mágneses mérési térképei azt mutatták, hogy egy ilyen anomália valóban a Rajmahal és a Sylhet csapdák között van. (Egy nemzetközi határ felelős a látszólagos megszakadás mindkét végén a mágneses anomália látható ábra 5, bár Mita Rajaram az Indiai Institute of Geomagnetism biztosított minket, hogy az anomália továbbra is a csapdák mindkét oldalon.) Így a mágneses anomália folytonossága alátámasztotta a két csapdát (és valószínűleg kelet felé is) összekötő áttelepített nyitási vonal felfedezését, amelyről 2016-ban beszámoltunk .
miért az Ugrás?
most már mélyebb megértésünk volt a Bengáli-öböl alatti kéregről. Miután az új hasadék nagyjából 120 millió évvel ezelőtt alakult ki, az indiai lemez továbbra is észak felé haladt, miközben egy új óceán nyílt meg a terjesztési központtól délre. Körülbelül 65 millió évvel később az indiai lemez összeütközött Eurázsiával, felemelve egy új hegyláncot, a Himaláját. Ahogy a hegyek emelkedtek, hatalmas mennyiségű erodált üledéket bocsátottak ki, amelyeket két hatalmas folyó, a Gangesz és a Brahmaputra szállított az újonnan kialakult óceánba. Fokozatosan ezek az üledékek feltöltötték az óceán egy részét-ma ezt a kitöltött területet bengáli medencének nevezik, amely magában foglalja Bangladest és Bengál keleti indiai államának egy részét. Banglades tehát az óceáni kéreg ágyán fekszik, nem pedig a kontinentális kéreg, amint azt korábban feltételezték. A bengáli-medencétől délre található a mai Bengáli-öböl, amely a világ egyik legvastagabb üledék-felhalmozódását tartalmazza, és még mindig feltöltődik.
a rejtélynek még mindig volt egy elhúzódó kérdése: miért történt az ugrás? A legvalószínűbb magyarázat arra utal, hogy a szikla a köpeny mélyéből emelkedik. India, miután kora kréta szétvált az Antarktiszról, észak felé haladva, áthaladt a Kerguelen plume felett. A tollak meleg sziklát tartalmaznak, amely a mag-köpeny határától a kéregig emelkedik. Ez a felhajtóanyag időnként lávaként tör ki a felszínen. Számos petrológus azzal érvelt, hogy a Rajmahal-és Sylhet-csapdákat alkotó anyag nem közvetlenül a Kerguelen-tollból származik, hanem inkább a toll által közvetített hő volt felelős egy rés megnyitásáért, amely ezután a magmát a csapdákban szállította. Javasoljuk, hogy ez az új hasadék az eredeti hasadék keleti részének ugrását jelenti.
az ugrással párhuzamosan a lávát az indiai lemez egy része fölé helyezték (a 3. ábrán sárgán látható), amely később levált róla. Ez a különálló terület a Kerguelen-fennsíkot és az Elan-partot foglalja magában, amely ma az Enderby-medence része (2.ábra). Az ugrást és az új elterjedési központ elindítását követően az eredeti elterjedési központ (ma Keleti Enderby-medence) keleti része mentén a rifting megszűnt. Ezt a kihalt elterjedési központot fedezte fel Gaina csapata. Az eredeti elterjedési központ nyugati része eközben nem ugrott. Így az eredeti terjedési központot két szegmensre osztottuk, amelyeket egy törési zóna (transzformációs hiba) köt össze, amint azt a 3.ábra mutatja. A 2.ábrán látható 85°E-OS gerinc és az 5. ábrán látható negatív anomáliacsík képviseli ezt a törési zónát.
A bizonyítékok második sora
a mágneses mérések nem az egyetlen módszer a kéreg természetének meghatározására. A szeizmikus refrakció, amelyben a kéregben áthaladó szeizmikus hullámok sebességét mérik, valamint a kéreg kőzetek összetételéhez kapcsolódnak, szintén életképes módszer. Ez a módszer felhasználható a kéreg vastagságának meghatározására is.
kiváló fénytörési kísérletet végzett Sibuet et al. , aki szeizmikus fénytörési adatokat gyűjtött Banglades partjainál három sáv mentén (6. ábra, balra). Az ilyen kísérletek eredményeit gyakran olyan grafikonokban mutatják be, amelyekben a kéregben a szeizmikus hullámok sebessége a mélység ellen van ábrázolva. Egy példa az ilyen típusú telek látható ábra 6 (jobbra), amely magában foglalja az eredményeket az egyik szeizmikus állomások használt Sibuet et al.a kutatás. Az ábrán is látható 6 az óceáni vagy kontinentális kéreg különböző területein áthaladó szeizmikus hullámok korábbi kutatásaiban meghatározott sebességmélységi adatok.
az óceáni kéreg jellemzően vékonyabb, mint a kontinentális kéreg, de sűrűbb is, így a szeizmikus sebességek magasabbak. Sibuet és kollégái arra a következtetésre jutottak, hogy mivel eredményeik vastag kéregre utaltak, ahol Bangladesről gyűjtötték az adatokat, a kéregnek kontinentális eredetűnek kell lennie, annak ellenére, hogy a szeizmikus sebesség sokkal magasabb volt a kontinentális kéreg vártnál.
de Eldholm és Grue más passzív vulkáni margók adataival kimutatták, hogy az újonnan kialakult óceáni kéreg sokkal vastagabb lehet a normálnál. Valójában, az átlagos sebesség-mélység görbe, hogy meghatározták az új óceánkéreg mentén vulkáni margók teljesen egybeesett Sibuet et al.görbéje (6.ábra). Így az adatok, hogy Sibuet et al. a bangladesi kontinentális kéreg jelzésére valóban erős támogatást nyújt az a gondolat, hogy a bengáli-medence alatti kéreg óceáni . (Fontos azonban megjegyezni, hogy Sibuet et al. nem ért egyet az értelmezésünkkel. Ehelyett azt sugallják, hogy sebességmélység-görbéik különböznek a passzív vulkáni margókban lévő sebességmélység-görbéktől, és nagyobb kéreg szeizmikus sebességet tulajdonítanak a kontinentális kéregbe behatoló vulkáni párkányoknak.)
egy tektonikus mese feltárta
összességében a felhalmozott bizonyítékokat tekintve a Bengáli-öböl alatti kéreg kialakulásához vezető valószínű eseménysorozat a következő:
1. A kora kréta időszakban India és az Antarktisz közötti szakadást követően a Bengáli-öböl és az Enderby-medence szimmetrikusan fejlődött.
2. Körülbelül 120 millió évvel ezelőtt egy északi ugrás a terjesztési központ keleti részén egy új óceán létrehozásához vezetett. Ez az új óceán az áthelyezett elterjedési központtól délre nyílt meg, amely a Rajmahal és a Sylhet csapdák által meghatározott vonal mentén feküdt, és az új óceánkéreg az, ami a bengáli-medence alapját képezi, beleértve Bangladest is, valamint a Bengáli-öböl keleti medencéjét.
3. Az ugrás a terjedési központban elszakította az ősi Kerguelen-fennsíkot az indiai lemezről, majd áthelyezte az antarktiszi lemezre. Ez a fennsík később kiterjedt láva lerakódás helyszíne volt, de megtartotta az indiai kontinentális kéreg alapját.
4. Az ugrás egy transzformációs hibát is létrehozott, amely összekapcsolta a rift két szegmensét. Ezt a transzformációs hibát egy negatív gravitációs anomália határozza meg a mai Kelet-indiai szárazföldön és a tengeren a 85°E gerincen.
ennek a sorozatnak a kidolgozásával számos olyan kérdésre válaszoltak, amelyek zavarba ejtették az e területet vizsgáló tudósokat. Azonban, mint sok jó detektív történet esetében, vannak olyan részletek, amelyek megoldatlanok maradnak—például a 85°E törési zónában megfigyelt negatív gravitációs anomáliát még nem sikerült megmagyarázni. Talán a jövőbeli vizsgálatok továbbra is új betekintést nyújtanak a régió lenyűgöző és összetett geológiájába.