aceasta este o poveste despre geologia criminalistică—despre încercarea de a sorta istoria antică a crustei de sub Bangladesh și Golful Bengal, o regiune complexă tectonic care a încurcat oamenii de știință de zeci de ani și modul în care este conectată la o zonă de mii de kilometri sud. Ca și în cazul multor povești polițiste bune, aceasta implică interpretări contradictorii ale dovezilor incomplete, indicii întâmplătoare care au dezvăluit noi perspective și, în cele din urmă, sugerăm, o rezoluție convingătoare care aruncă lumină și asupra altor mistere.
India și Antarctica se împart în două moduri
povestea începe când India și Antarctica—ambele făcând parte din supercontinentul Gondwana—s-au despărțit una de cealaltă în Cretacicul Timpuriu, acum aproximativ 130 de milioane de ani. Această ruptură a avut loc de-a lungul unei rupturi, sau centru de răspândire, în crusta dintre ceea ce este acum estul Indiei și o porțiune din Antarctica de Est. Pe măsură ce masele terestre s-au separat, India îndepărtându-se spre nord cu aproximativ 3 centimetri pe an, lava a erupt și s-a răcit de ambele părți ale riftului, dând naștere la bazinul Enderby (în largul coastei Regina Maud Land, Antarctica) pe de o parte și Golful Bengal pe de altă parte. La început, crusta de ambele părți ale rupturii de sub bazinele oceanice nou formate a reflectat-o în esență pe cealaltă parte.
zona Gondwana, inclusiv ceea ce avea să devină subcontinentul Indian, iar bazinul său oceanic adiacent a devenit placa indiană. Această regiune a fost împărțită de centrul de răspândire din zonă, inclusiv Antarctica și bazinul său oceanic adiacent, care a devenit placa Antarctică.
o deconectare încurcată
pe măsură ce lava se solidifică într-o nouă crustă oceanică, anumite tipuri de minerale păstrează semnăturile câmpului magnetic al Pământului. Aceste semnături pot fi înregistrate de magnetometre remorcate de nave și apoi utilizate pentru a determina vârstele diferitelor porțiuni de crustă. Oamenii de știință fac această determinare deducând modelul de magnetism văzut în rocile crustale și legându-l de modelul cunoscut de inversări periodice ale câmpului magnetic al Pământului.deoarece răspândirea fundului mării și formarea unei noi cruste sunt simetrice pe ambele părți ale unui centru de răspândire, modelele magnetice de pe fiecare parte sunt, de asemenea, simetrice și formează imagini în oglindă unul cu celălalt. Astfel, era de așteptat ca modelul magnetic din Golful Bengal observat astăzi să reflecte modelul din bazinul Enderby, la aproximativ 8.000 de kilometri distanță (Figura 1).
oamenii de știință de la Institutul Național de Oceanografie (NIO) din Goa, India, au folosit metoda de măsurare magnetică pentru a obține vârstele crustei care stă la baza Golfului Bengal. În 1992, au lansat un program masiv, remorcând un magnetometru în spatele navei de cercetare Nio Sagar Kanya („Ocean Daughter”) de-a lungul a șase piste în valoare totală de aproximativ 8.200 de kilometri (Figura 2).
Din acest efort, Ramana și colab. a raportat că cea mai veche crustă de sub golf avea aproximativ 130 de milioane de ani (în acord cu începutul împărțirii dintre India și Antarctica), în timp ce cea mai tânără crustă avea aproximativ 120 de milioane de ani. Acești cercetători au observat, de asemenea, că deschiderea și formarea unei noi cruste au continuat continuu fără întreruperi.
o validare a lui Ramana și colab.rezultatele ar putea fi obținute prin găsirea variațiilor magnetice ale imaginii în oglindă în bazinul Enderby. Cu toate acestea, când Gaina și colab. publicat măsurători magnetice din bazinul Enderby, s-au dovedit a nu fi o imagine în oglindă a rezultatelor din Golful Bengal și nici nu au arătat o răspândire neîntreruptă. Rezultatele echipei lui Gaina s-au bazat pe citirile magnetice colectate pe trei piste de nave relativ scurte (totalizând aproximativ 1.100 de kilometri) la sud de elan Bank, un punct de vest al platoului Kerguelen (Figura 2). Aceste rezultate au arătat ceea ce părea a fi un centru de răspândire nu la limita bazinului Enderby, ci în interiorul acestuia. Acest model era destul de diferit de cel din Golful Bengal și ar fi putut fi creat doar printr-o schimbare rapidă sau un salt al Centrului de răspândire.
reconcilierea măsurătorilor magnetice discordante
diferența în interpretarea modelelor magnetice din cele două bazine a fost încurcată. Care a fost corect? Interpretarea modelelor magnetice implică de obicei presupuneri. Pentru a obține o interpretare de vârstă a întregii cruste a Golfului Bengal, Ramana și colab. a presupus rate de răspândire, porțiunea cea mai potrivită a intervalului de timp de inversare magnetică de aplicat și prezența zonelor de fractură (care deplasează modelul magnetic). Dar presupunerile incorecte pot nega interpretări întregi.
Gaina și colab. , pe de altă parte, abordând doar o porțiune din bazinul Enderby, nu a făcut astfel de presupuneri. Faptul că au văzut simetria exactă în modelul magnetic din jurul unei rupturi a fost suficient pentru a justifica prezența unui salt în centrul de răspândire și pentru a confirma interpretarea modelului magnetic.
ipotezele făcute de Ramana și colab. nu s-a ridicat la o examinare mai atentă. Ei au invocat rate de răspândire care păreau a fi mult prea mari. Ei au presupus prezența unor zone de fractură care, sa dovedit, nu existau. Și au ignorat prezența crestei 85 e, o caracteristică importantă a Golfului Bengal. Din aceste motive, interpretarea lor a modelului magnetic și a vârstelor crustale din Golful Bengal a trebuit respinsă.
cu toate acestea, am rămas încă cu concluzia incomodă că modelele magnetice din cele două bazine erau diferite.
cel mai plauzibil curs de evenimente cu care am venit pentru a explica acest mister geologic se desfășoară după cum urmează. Timp de aproximativ 10 milioane de ani după deschiderea rupturii dintre India și Antarctica, crusta de ambele părți—în Golful Bengal și în bazinul Enderby—s-a format, într-adevăr, simetric așa cum era de așteptat, așa cum indică liniile magnetice din imaginea din stânga din Figura 3.dar într-o întorsătură neașteptată, partea de Est a Centrului original de răspândire pare să fi sărit spre nord în raport cu partea de vest a Centrului de răspândire. Această ruptură recent relocată trebuie să fi fost mai departe de Antarctica și mai aproape de India. Pe măsură ce plăcile indiene și Antarctice au continuat să se îndepărteze, răspândirea de-a lungul porțiunii estice prejump a rupturii originale s-a oprit. Această schimbare a lăsat în urmă un model magnetic simetric de relicvă la sud de elan Bank (așa cum se arată în imaginea din dreapta din Figura 3), ceea ce Gaina și colegii au detectat.
această secvență de evenimente a reprezentat diferitele rezultate magnetice din Golful Bengal și bazinul Enderby, dar au rămas două mari întrebări: Unde a ajuns partea estică a Centrului de răspândire și de ce a avut loc saltul?
indicii mari în date vechi de zeci de ani
un indiciu care ar putea ajuta la rezolvarea acestor întrebări a venit dintr-o sursă neașteptată—gigantul energetic Unocal. Unocal a avut înregistrări de reflecție seismică colectate de contractantul geofizic German Prakla în anii 1960. aceste înregistrări au arătat caracteristici numite reflectoare de scufundare spre mare (DST), care reprezintă interfețe între straturile intercalate de material vulcanic și sedimentar și sunt caracteristice marginilor continentale pasive vulcanice. (Acestea sunt observate, de exemplu, în largul coastei de Est a SUA.) Dar de ce s-ar produce DST pe uscat sub Bangladesh, mai degrabă decât aproape de o graniță continent-ocean?
un răspuns la această întrebare a apărut atunci când Bert Bally, un coleg de la Universitatea Rice, a subliniat o lucrare despre tectonica Bangladeshului de Lohmann . Lucrarea, publicată în Buletinul Asociației elvețiene a geologilor și inginerilor petrolieri, a scăpat de notificarea noastră anterioară, dar acum ne-a dat un indiciu major despre locul în care partea de Est a Centrului de răspândire a ajuns după salt. Ne-am uitat la capcane vulcanice neasociate anterior.
un fragment al uneia dintre înregistrările Unocale DST și ilustrații parțiale ale două dintre liniile de reflexie cu DST sunt prezentate în Figura 4, iar porțiunile liniilor de reflexie în care s-au produs DST sunt indicate în Figura 5. Figura 5 prezintă, de asemenea, locațiile capcanelor Rajmahal și Sylhet, provincii mari de rocă vulcanică care s-au format atunci când lavele au inundat pe suprafața Pământului. Rocile care constituie cele două capcane au proprietăți chimice identice și aceeași vârstă de 117,5 milioane de ani. Cu toate acestea, fără o explicație geologică convingătoare pentru a conecta cele două provincii, care sunt separate de sute de kilometri, majoritatea anchetatorilor au crezut că capcanele Rajmahal și Sylhet provin din erupții separate. Dar pozițiile DST – urilor în ceea ce privește capcanele ne-au sugerat posibilitatea unei interpretări diferite: că capcanele se întind de-a lungul unei linii continue de activitate vulcanică din trecut, reprezentând locația necunoscută la care a sărit capătul estic al Centrului original de răspândire.
coroborarea acestei idei a venit dintr-o altă măsurare geofizică. La marginile vulcanice pasive, DST-urile sunt asociate cu roci care poartă cantități mari de minerale magnetice, care dau naștere unor anomalii magnetice mari. Hărțile magnetice de măsurare din Bangladesh au arătat că o astfel de anomalie se află într-adevăr între capcanele Rajmahal și Sylhet. (O graniță internațională este responsabilă pentru discontinuitatea aparentă la fiecare capăt al anomaliei magnetice văzută în Figura 5, deși Mita Rajaram de la Institutul Indian de Geomagnetism ne-a asigurat că anomalia continuă până la capcanele de ambele părți.) Astfel, continuitatea anomaliei magnetice a susținut descoperirea liniei de deschidere relocate care leagă cele două capcane (și probabil se extinde spre est), pe care am raportat-o în 2016 .
de ce saltul?
acum aveam o înțelegere mai profundă a crustei de sub Golful Bengal. După ce noua ruptură s-a format acum aproximativ 120 de milioane de ani, placa indiană a continuat să mărșăluiască spre nord, în timp ce un nou ocean s-a deschis la sud de centrul de răspândire. Aproximativ 65 de milioane de ani mai târziu, placa indiană s-a ciocnit cu Eurasia, înălțând un nou lanț montan, Himalaya. Pe măsură ce munții s-au ridicat, au vărsat cantități enorme de sedimente erodate care au fost transportate de două râuri uriașe, Gange și Brahmaputra, către Oceanul nou format. Treptat, aceste sedimente au umplut o porțiune de ocean—astăzi, această zonă umplută este cunoscută sub numele de bazinul Bengal, care include Bangladesh și o parte din estul statului indian Bengal. Bangladesh, astfel, se află pe un pat de crustă oceanică, nu crustă continentală așa cum se presupunea odată. La sud de bazinul Bengalului se află astăzi Golful Bengal, care conține una dintre cele mai groase acumulări de sedimente din lume și este încă în proces de umplere.
misterul avea încă o întrebare persistentă: de ce a avut loc saltul? Cea mai probabilă explicație invocă un rol pentru Roca care se ridică din adâncul mantalei. India, după ce Cretacicul timpuriu s-a despărțit de Antarctica și în timpul marșului său spre nord, a trecut peste penajul Kerguelen. Penele conțin rocă caldă care se ridică de la limita miez-manta până la crustă. Acest material plutitor erupe ocazional ca lavă la suprafață. Mai mulți petrologi au susținut că materialul care constituie capcanele Rajmahal și Sylhet nu provenea direct din penajul Kerguelen, cu toate acestea, ci mai degrabă, căldura transmisă de penaj a fost responsabilă pentru deschiderea unei rupturi care a furnizat apoi magma în capcane. Sugerăm că această nouă fisură reprezintă saltul porțiunii estice a fisurii originale.
contemporan cu saltul, lava a fost depusă peste o parte a plăcii indiene (prezentată în galben în Figura 3) care ulterior s-a desprins de ea. Această zonă detașată cuprinde platoul Kerguelen și Banca Elan, acum parte a bazinului Enderby (Figura 2). În urma saltului și inițierii noului centru de răspândire, ruperea de-a lungul părții estice a Centrului de răspândire original (acum în estul bazinului Enderby) a încetat. Echipa lui Gaina a descoperit acest centru de răspândire dispărut. Între timp, partea de vest a Centrului de răspândire original nu a sărit. Astfel, Centrul de răspândire inițial a fost împărțit în două segmente conectate printr-o zonă de fractură (transform fault), așa cum se vede în Figura 3. Creasta 85 e din figura 2 și banda de anomalie negativă din Figura 5 reprezintă această zonă de fractură.
o a doua linie de dovezi
măsurătorile magnetice nu sunt singura metodă utilizată pentru a determina natura crustei. Refracția seismică, în care viteza undelor seismice care călătoresc prin crustă este măsurată și legată de compoziția rocilor crustale, este, de asemenea, o metodă viabilă. Această metodă poate fi utilizată și pentru a determina grosimea crustei.
un excelent experiment de refracție a fost realizat de Sibuet și colab. , OMS a colectat date de refracție seismică de-a lungul a trei piste în largul Bangladeshului (Figura 6, stânga). Rezultatele unor astfel de experimente sunt adesea prezentate în grafice în care viteza undelor seismice din crustă este reprezentată grafic împotriva adâncimii. Un exemplu al acestui tip de complot este văzut în Figura 6 (dreapta), care include rezultatele de la una dintre stațiile seismice utilizate în Sibuet și colab.e cercetare. De asemenea, prezentate în Figura 6 sunt date despre adâncimea vitezei determinate în cercetările anterioare pentru undele seismice care călătoresc prin diferite zone ale crustei oceanice sau continentale.
crusta oceanică este de obicei mai subțire decât crusta continentală, dar este și mai densă, deci vitezele seismice sunt mai mari. Sibuet și colegii săi au concluzionat că, deoarece rezultatele lor au indicat o crustă groasă în care au colectat date din Bangladesh, crusta trebuie să fie de origine continentală, chiar dacă viteza seismică a fost mult mai mare decât se aștepta pentru crusta continentală.dar Eldholm și Grue au arătat cu date de la alte margini vulcanice pasive că crusta oceanică nou formată ar putea fi mult mai groasă decât în mod normal. De fapt, curba medie viteză-adâncime pe care au determinat-o pentru noua crustă oceanică de-a lungul marginilor vulcanice a coincis complet cu Sibuet și colab.curba (Figura 6). Astfel, datele pe care Sibuet și colab. a luat pentru a indica crusta continentală off Bangladesh oferă de fapt un sprijin puternic pentru ideea că crusta sub bazinul Bengal este oceanic . (Este important de menționat, totuși, că Sibuet și colab. nu sunt de acord cu interpretarea noastră. Ei sugerează în schimb că curbele lor viteză-adâncime diferă de curbele viteză-adâncime la marginile vulcanice pasive și atribuie viteze seismice mai mari crustei pragurilor vulcanice care intră în crusta continentală.)
o poveste tectonică dezvăluită
privind în total dovezile acumulate, seria probabilă de evenimente care au dus la formarea crustei sub Golful Bengal este următoarea:
1. În urma împărțirii dintre India și Antarctica în Cretacicul Timpuriu, Golful Bengal si bazinul Enderby a evoluat simetric.
2. În urmă cu aproximativ 120 de milioane de ani, un salt spre nord în porțiunea estică a Centrului de răspândire a dus la crearea unui nou ocean. Acest nou ocean s-a deschis la sud de centrul de răspândire mutat, care se întindea de-a lungul unei linii definite de capcanele Rajmahal și Sylhet, iar noua crustă oceanică este ceea ce stă la baza bazinului Bengal, inclusiv Bangladesh, precum și bazinul estic al Golful Bengal.
3. Saltul din Centrul de răspândire a rupt platoul ancestral Kerguelen de pe placa indiană și l-a mutat pe placa Antarctică. Acest platou a fost ulterior locul unei depuneri extinse de lavă, dar și-a păstrat baza de crustă continentală indiană.
4. Saltul a creat, de asemenea, o defecțiune de transformare care a conectat cele două segmente ale riftului. Această defecțiune de transformare este delimitată de o anomalie gravitațională negativă pe uscat în estul Indiei moderne și pe mare, la creasta 85 e.
cu această secvență elaborată, multe întrebări care i-au nedumerit pe oamenii de știință care investighează acest domeniu au primit răspuns. Cu toate acestea, la fel ca în cazul multor povești de detectivi bune, există detalii rămase nerezolvate—anomalia gravitațională negativă observată în zona de fractură 85 e de la un sfert nu a fost încă explicată cu succes, de exemplu. Poate că investigațiile viitoare vor continua să dezvăluie noi perspective asupra geologiei fascinante și complexe a acestei regiuni.