Dette er en fortelling om rettsmedisinsk geologi – å prøve å sortere ut den gamle historien til skorpen under Bangladesh og Bengalbukta, en tektonisk kompleks region som har forvirret forskere i flere tiår, og hvordan den er koblet til et område tusenvis av kilometer sør. Som med mange gode detektivhistorier, involverer denne motstridende tolkninger av ufullstendige bevis, tilfeldige ledetråder som avslørte ny innsikt, og til slutt foreslår vi en overbevisende løsning som også kaster lys over andre mysterier.
India Og Antarktis Del Måter
historien starter Når India og Antarktis—begge tidligere en del Av superkontinentet Gondwana—splittet fra hverandre I Tidlig Kritt, ca 130 millioner år siden. Denne splittelsen skjedde langs en rift, eller spredningssenter, i skorpen mellom det som nå er øst-India og En del Av Øst-Antarktis. Etter Hvert som Landmassene separerte Seg, Med India i fart nordover på ca 3 centimeter per år, brøt lava ut og avkjølt på begge sider av riftet, og fødte Enderby-Bassenget (utenfor Kysten Av Dronning Maud Land, Antarktis) på den ene siden og Bengalbukta på Den Andre. Tidlig på, skorpe på hver side av riftet under de nydannede havbassenger i hovedsak speilet som på den andre siden.Området Gondwana, inkludert Det Som skulle bli Det Indiske subkontinent og dets tilstøtende havbasseng, ble Den Indiske Platen. Denne regionen ble delt av spredningssenteret fra Området, Inkludert Antarktis og dets tilstøtende havbasseng, som ble Den Antarktiske Platen.
En Gåtefull Frakobling
når lava stivner til ny havskorpe, bevarer visse typer mineraler signaturer av Jordens magnetfelt. Disse signaturene kan registreres av skip-slept magnetometre og deretter brukes til å bestemme alderen på ulike deler av skorpe. Forskere gjør denne bestemmelsen ved å utlede mønsteret av magnetisme sett i skorpe bergarter og knytte det til det kjente mønsteret av periodiske reverseringer Av Jordens magnetfelt.fordi havbunnsspredning og dannelse av ny skorpe er symmetriske på hver side av et spredningssenter, er de magnetiske mønstrene på hver side også symmetriske og danner speilbilder av hverandre. Dermed ble det forventet at det magnetiske mønsteret i Bengalbukta som ble observert i dag, ville speile mønsteret i Enderby-Bassenget, omtrent 8000 kilometer unna (Figur 1).Forskere ved National Institute Of Oceanography (NIO) i Goa, India, brukte den magnetiske målemetoden for å oppnå alder av skorpen som ligger under Bengalbukta. I 1992 lanserte de et massivt program som slepte et magnetometer bak NIO-forskningsskipet Sagar Kanya («Ocean Daughter») langs seks spor på totalt 8.200 kilometer (Figur 2).
Fra denne innsatsen, Ramana et al. rapportert at den eldste skorpe under bukta var ca 130 millioner år gammel (i samsvar med starten av splittelsen mellom India og Antarktis), mens den yngste skorpe var ca 120 millioner år gammel. Disse forskerne observerte også at åpningen og dannelsen av ny skorpe fortsatte kontinuerlig uten avbrudd.
en validering Av Ramana et al.’s resultater kan gjøres ved å finne speilbilde magnetiske variasjoner I Enderby Bassenget. Men Når Gaina et al. publisert magnetiske målinger Fra Enderby Basin, de viste seg ikke å være et speilbilde av resultatene fra Bengalbukta, heller ikke de viser uavbrutt spredning. Gainas lagsresultater var basert på magnetiske avlesninger samlet på tre relativt korte skipspor (totalt ca 1.100 kilometer) sør For Elan Bank, en vestlig fremtredende Av Kerguelen-Platået (Figur 2). Disse resultatene viste hva som syntes å være et spredningssenter ikke ved grensen Til Enderby-Bassenget, men innenfor det. Dette mønsteret var ganske forskjellig fra Det I Bengalbukta og kunne bare ha blitt skapt av et raskt skifte, eller hopp, av spredningssenteret.
Avstemme Uharmoniske Magnetiske Målinger
forskjellen i tolkningen av de magnetiske mønstrene i de to bassengene var forvirrende. Hvilken var riktig? Tolkning av magnetiske mønstre innebærer vanligvis å gjøre antagelser. Å utlede en alder tolkning av hele skorpe Av Bengalbukta, Ramana et al. hadde antatt spredningshastigheter, den mest hensiktsmessige delen av den magnetiske reverseringstidskalaen som skulle gjelde, og tilstedeværelsen av bruddssoner (som forflytter det magnetiske mønsteret). Men feil antagelser kan negere hele tolkninger.
Gaina et al. , på den annen side, i å takle bare en del Av Enderby-Bassenget, gjorde ingen slike forutsetninger. Det faktum at de så nøyaktig symmetri i magnetmønsteret rundt en rift, var nok til å rettferdiggjøre tilstedeværelsen av et hopp i spredningssenteret og bekrefte deres tolkning av magnetmønsteret.
forutsetningene Gjort Av Ramana et al. ikke stå opp til nærmere undersøkelse. De hadde påberopt spredningsrater som syntes å være altfor høye. De hadde antatt tilstedeværelsen av bruddssoner som det viste seg ikke eksisterte. Og de hadde ignorert tilstedeværelsen av 85°E-Ryggen, et viktig trekk ved Bengalbukta. Av disse grunner, deres tolkning av det magnetiske mønsteret og crustal aldre I Bengalbukta måtte bli avvist.
vi var imidlertid fortsatt igjen med den ubehagelige konklusjonen at de magnetiske mønstrene i de to bassengene var forskjellige.det mest troverdige hendelsesforløpet som vi kom opp med for å forklare dette geologiske mysteriet, fortsetter som følger. For om 10 millioner år etter rift mellom India og Antarktis åpnet, skorpen på hver side-I Bengalbukta og I Enderby Basin-gjorde, faktisk, form symmetrisk som forventet, som indikert av de magnetiske linjene i bildet til venstre I Figur 3.
men i en uventet vri synes den østlige delen av det opprinnelige spredningssenteret å ha hoppet nordover i forhold til den vestlige delen av spredningssenteret. Denne nylig flyttet rift må ha vært lenger Fra Antarktis og nærmere India. Da De Indiske Og Antarktiske Platene fortsatte å bevege seg fra hverandre, spredte seg langs prejump østlige delen av den opprinnelige rift stoppet. Denne endringen etterlot et reliksymmetrisk magnetisk mønster sør for Elan Bank (som vist på bildet til Høyre i Figur 3), noe Som Gaina og kolleger oppdaget.
denne hendelsesforløpet stod for de forskjellige magnetiske resultatene fra Bengalbukta og Enderby-Bassenget, men to store spørsmål ble igjen: Hvor endte den østlige delen av spredningssenteret, og hvorfor skjedde hoppet?
Store Ledetråder i Flere Tiår Gamle Data
en ledetråd som kunne bidra til å løse disse spørsmålene kom fra en uventet kilde-energigiganten Unocal. Unocal hadde seismiske refleksjonsrekorder samlet inn av Den tyske geofysiske entreprenøren Prakla på 1960-tallet. disse postene viste funksjoner kalt Seaward dipping reflectors (Sdr), som representerer grensesnitt mellom interspersed lag av vulkansk og sedimentært materiale og er karakteristiske for vulkanske passive kontinentalmarginer. (De er observert, for eksempel utenfor USAS Østkyst.) Men hvorfor skulle Sdr oppstå på land under Bangladesh i stedet for nær en kontinent-havgrense ? Et svar på dette spørsmålet dukket opp da Bert Bally, en kollega Ved Rice University, påpekte Et papir Om Tektonikken I Bangladesh Av Lohmann . Papiret, publisert I Bulletin Of The Swiss Association Of Petroleum Geologer Og Ingeniører, hadde rømt vår tidligere varsel, men ga oss nå en stor anelse om hvor den østlige delen av spredningssenteret hadde slått opp etter hoppet. Vi så på tidligere usammenhengende vulkanske feller.
et fragment av En Av De Unocal SDR-postene og delvise illustrasjoner av to av refleksjonslinjene med Sdr er vist i Figur 4, og delene av refleksjonslinjene der Sdr oppstod er angitt i Figur 5. Figur 5 viser også plasseringen Av Rajmahal Og Sylhet Feller, store provinser av vulkansk stein som dannet da lavas oversvømmet På Jordens overflate. Bergartene som utgjør de to fellene har identiske kjemiske egenskaper og samme alder på 117,5 millioner år. Men uten en overbevisende geologisk forklaring for å koble de to provinsene, som er adskilt av hundrevis av kilometer, de fleste etterforskere hadde trodd At Rajmahal Og Sylhet Feller kom fra separate utbrudd. Men Posisjonene Til Sdr – ene med hensyn til fellene foreslo for oss muligheten for en annen tolkning: at fellene lå langs en kontinuerlig linje av tidligere vulkansk aktivitet som representerer det ukjente stedet som den østlige enden av det opprinnelige spredningssenteret hadde hoppet til.
Bekreftelse av denne ideen kom fra en annen geofysisk måling. Ved passive vulkanske marginer er Sdr forbundet med bergarter som bærer store mengder magnetiske mineraler, noe som gir opphav til store magnetiske anomalier. Magnetiske målekart Over Bangladesh viste at en slik anomali faktisk ligger mellom Rajmahal og Sylhet Feller. (En internasjonal grense er ansvarlig for den tilsynelatende diskontinuiteten i hver ende av den magnetiske anomali sett i Figur 5, selv Om Mita Rajaram fra Indian Institute Of Geomagnetism forsikret oss om at anomali fortsetter å fellene på hver side.) Således støttet kontinuiteten i den magnetiske anomali vår oppdagelse av den flyttede åpningslinjen som forbinder de to feller (og sannsynligvis strekker seg østover), som vi rapporterte i 2016 .
Hvorfor Hoppe?
vi hadde nå en dypere forståelse av skorpen under Bengalbukta. Etter at den nye riftet ble dannet for rundt 120 millioner år siden, fortsatte Den Indiske Platen å marsjere nordover mens et nytt hav åpnet sør for spredningssenteret. Omtrent 65 millioner år senere kolliderte Den Indiske Platen Med Eurasia, oppløftende En ny fjellkjede, Himalaya. Da fjellene steg, kastet de enorme mengder eroderte sedimenter som ble båret av to gigantiske elver, Ganges Og Brahmaputra, til det nylig dannede havet. Gradvis, disse sedimentene fylt i en del av havet-i dag, dette fylt i området er kjent som Bengal Basin, som inkluderer Bangladesh og en del av den østlige Indiske delstaten Bengal. Bangladesh ligger således på en seng av havskorpen, ikke kontinental skorpe som en gang ble antatt. Sør For Bengal Basin er Dagens Bengalbukta, som inneholder en av de tykkeste ansamlinger av sedimenter i verden, og er fortsatt i ferd med å fylle opp.
mysteriet hadde fortsatt et dvelende spørsmål: Hvorfor skjedde hoppet? Den mest sannsynlige forklaringen påkaller en rolle for stein som stiger opp fra dypt i mantelen. India, etter Sin Tidlige Kritt splittet Fra Antarktis og i løpet av sin mars nord, passerte Over Kerguelen plume. Plumes inneholder varm stein som stiger fra kjerne-mantelgrensen til skorpen. Dette flytende materialet bryter av og til ut som lava på overflaten. Flere petrologists har hevdet at materialet utgjør Rajmahal Og Sylhet Feller ikke kom direkte Fra Kerguelen skyen, derimot, men heller, varme formidlet av skyen var ansvarlig for å åpne en rift som deretter levert magma i fellene. Vi foreslår at denne nye rift representerer hoppe av den østlige delen av den opprinnelige rift.samtidig med hoppet ble lava avsatt over en del Av Den Indiske Platen (vist i gult I Figur 3) som deretter løsnet fra den. Dette frittliggende området består Av Kerguelen-Platået og Elan Bank, nå en del Av Enderby-Bassenget (Figur 2). Etter hoppet og initieringen av det nye spredningssenteret opphørte rifting langs den østlige delen av det opprinnelige spredningssenteret (nå i det østlige Enderby-Bassenget). Det var dette utdøde spredningssenteret Som Gaina ‘ s team oppdaget. Den vestlige delen av det opprinnelige spredningssenteret hoppet i mellomtiden ikke. Dermed ble det opprinnelige spredningssenteret delt i to segmenter forbundet med en bruddsone( transformasjonsfeil), som vist i Figur 3. Den 85°E-Ryggen i Figur 2 og den negative anomalistripen i Figur 5 representerer denne bruddsonen.
En Annen Bevislinje
Magnetiske målinger er ikke Den eneste metoden som brukes til å bestemme skorpenes natur. Seismisk refraksjon, hvor hastigheten av seismiske bølger som reiser gjennom skorpen, måles og relateres til sammensetningen av skorpebergene, er også en levedyktig metode. Denne metoden kan også brukes til å bestemme skorpenes tykkelse.
et utmerket brytningseksperiment ble utført Av Sibuet et al. , som samlet seismiske brytningsdata langs tre spor utenfor Bangladesh (Figur 6, venstre). Resultater fra slike eksperimenter er ofte vist i grafer der hastigheten av seismiske bølger i skorpen er plottet mot dybde. Et eksempel på denne typen plott er sett I Figur 6 (høyre), som inkluderer resultater fra en av de seismiske stasjonene som brukes I Sibuet m.fl .. forskning. Også vist i Figur 6 er hastighetsdybdedata bestemt i tidligere forskning for seismiske bølger som reiser gjennom forskjellige områder av oceanisk eller kontinental skorpe.
Havskorpen er vanligvis tynnere enn kontinentalskorpen, men den er også tettere, så seismiske hastigheter er høyere. Sibuet og hans kolleger konkluderte med at fordi deres resultater indikerte en tykk skorpe hvor de hadde samlet data utenfor Bangladesh, må skorpen være kontinental opprinnelse, selv om den seismiske hastigheten var mye høyere enn forventet for kontinental skorpe.Men Eldholm og Grue hadde med data fra andre passive vulkanske marginer vist at nydannet havskorpe kunne være mye tykkere enn normalt. Faktisk, gjennomsnittlig hastighet-dybde kurve at de bestemt for nye havet skorpe langs vulkanske marginer var helt sammenfallende Med Sibuet m.fl .. s kurve (Figur 6). Dermed dataene Som Sibuet et al. tok for å indikere kontinental skorpe utenfor Bangladesh faktisk gi sterk støtte for ideen om at skorpen under Bengal Bassenget er oseanisk . (Det er imidlertid viktig å merke seg At Sibuet et al. ikke enig med vår tolkning. De foreslår i stedet at deres hastighet-dybde kurver avvike fra hastighet-dybde kurver på passive vulkanske marginer, og de tilskriver høyere skorpe seismiske hastigheter til vulkanske karmer trenge inn i kontinental skorpe.)
En Tektonisk Fortelling Avslørt
Ser totalt på bevisene akkumulert, den sannsynlige serien av hendelser som førte til dannelsen av skorpen under Bengalbukta er som følger:
1. Etter delingen Mellom India og Antarktis I Tidlig Kritt, Bengalbukta og Enderby Basin utviklet symmetrisk.
2. For omtrent 120 millioner år siden førte et nordlig hopp i den østlige delen av spredningssenteret til etableringen av et nytt hav. Dette nye havet åpnet sør for det flyttede spredningssenteret, som lå langs en linje definert av Rajmahal-Og Sylhet-Fellene, og den nye havskorpen er det som ligger til grunn For Bengalbassenget, Inkludert Bangladesh, samt det østlige bassenget I Bengalbukta.
3. Hoppet i spredningssenteret rev det forfedre Kerguelen-Platået fra Den Indiske Platen og flyttet den til Antarktisplaten. Dette platået ble senere stedet for omfattende lava deponering, men det beholdt sin base Av Indisk kontinental skorpe.
4. Hoppet skapte også en transformasjonsfeil som koblet de to segmentene av riftet. Denne transformasjonsfeilen er avgrenset av en negativ tyngdekraftsanomali på land i dagens østlige India og til sjøs ved 85°E-Ryggen.
med denne sekvensen utarbeidet, har mange spørsmål som har forvirret forskere som undersøker dette området blitt besvart. Men som med mange gode detektivhistorier, er det detaljer igjen uløste—den negative tyngdekraften anomali observert i 85°E fraktursonen har ennå ikke blitt forklart, for eksempel. Kanskje fremtidige undersøkelser vil fortsette å avsløre ny innsikt i denne regionens fascinerende og komplekse geologi.