ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 434, № 1, с. 120-125
= ОКЕАНОЛОГИЯ =
УДК 551.35+551.435.627
НОВЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О СТРОЕНИИ ВОСТОЧНО-ИНДИЙСКОГО ХРЕБТА
© 2010 г. О. В. Левченко, В. В. Сэгер, Ф. А. Фрей, М. С. Прингл, К. С. Кришна, Рао Д. Гопала, Е. Гаунтлетт, Е. Мервин, Ю. Г. Маринова, А. Пиотровски, С. Ф. Пол, С. Хуан, А. Е. Эйзин
Представлено академиком А.П. Лисицыным 18.01.2010 г. Поступило 18.01.2010 г.
Восточно-Индийский хребет (ВИХ), или хребет Девяностого градуса, является одним из самых протяженных асейсмичных вулканических хребтов Мирового океана и одной из самых протяженных линейных структур Земли. При средней ширине 200 км он протягивается в меридиональном направлении через восточную часть Индийского океана почти на 5000 км (рис. 1). Хребет отчетливо выражен в рельефе дна от его пересечения с Западно-Австралийским хребтом (Брокен) в районе 31° ю.ш. до 10° с.ш., где он исчезает под осадками Бенгальского фэна. Далее до 17° с.ш. ВИХ проявляется в виде погребенного антиклинального поднятия океанского базальтового фундамента. Предложено множество объяснений происхождения этой удивительной структуры. В настоящее время наиболее распространены две гипотезы. Многие российские и некоторые зарубежные ученые считают, что Восточно-Индийский хребет образовался в результате магматической активности вдоль гигантского трансформного разлома [1, 2]. Подавляющее большинство зарубежных исследователей и некоторые отечественные связывают формирование хребта Девяностого градуса с магматизмом горячей точки в процессе дрейфа Инд о-Австралийской лито-сферной плиты над восходящим мантийным плюмом [3, 4], подобно классической Гавайско-Императорской цепи вулканов. Основным аргументом в пользу этой гипотезы является законо-
Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук, Москва Техасский университет А и М, Колледж Стейшен, США
Массачусетсский технологический институт, Кэмбридж, США
Кейптуанский университет, Рондебош, ЮАР Флоридский университет, Таллахасси, США Национальный институт океанографии, Гоа, Индия Османский университет Андра Прадеш, Хайдерабад, Индия
мерное увеличение возраста базальтов вдоль ВИХ от 43 млн. лет на юге (скв. 254) до 77 млн. лет на севере (скв. 758). Хотя возрастные датировки базальтов из пробуренных скважин укладываются в линейную последовательность, имеющихся семи точек недостаточно для того, чтобы обнаружить предполагаемые обратные возрастные тренды в его южной части, вытекающие из геохронологического анализа аномального магнитного поля [5]. Новые геолого-геофизические исследования выполнены нами на Восточно-Индийском хребте в рейсе # KNOX06RR нис "Роджер Ревелл" (США) в 2007 г. [6]. Предполагалось, что равномерное драгирование вдоль хребта обеспечит получение образцов для репрезентативного радиометрического датирования и геохимического анализа базальтов, что необходимо для проверки гипотезы "горячей точки". Второй задачей рейса была детальная геофизическая съемка (site survey) в точках предполагаемого глубоководного бурения на хребте для глубокого, до 200—300 м, проникновения в базальтовый фундамент (IODP Proposal № 620).
Геофизика. В рейсе # KN0X06RR по всему маршруту вдоль сводовой части ВИХ между 5.5° с.ш. и 26° ю.ш., т.е. на протяжении 3500 км, была выполнена непрерывная геофизическая съемка, включающая батиметрию, сейсмоакусти-ческое профилирование 3.5 кГц, магнитометрию и гравиметрию (рис. 1). Детальная геофизическая съемка с этой аппаратурой и дополнительно многоканальное сейсмическое профилирование выполнены на шести полигонах в предполагаемых точках бурения и на широтном профиле в районе 19° ю.ш. [6]. Всего в рейсе получено 10500 км профилей геофизической съемки, из них 5500 км детальной съемки на полигонах, включая 3900 км многоканального сейсмического профилирования. Батиметрическая съемка выполнялась с многолучевым эхолотом (мультибим) Konsberg Simrad EM 120, позволяющим строить по маршруту судна детальную карту рельефа дна в полосе 10—20 км. Собранные данные были отредактиро-
ю.ш.60° 70° 80° 90° 100° 110° 120°
в.д.
Рис. 1. Схема района работ в рейсе # КМ0Х06КЯ, маршрут показан белой линией. Основные хребты: ВИХ — Восточно-Индийский (Девяностого градуса), ЗАХ — Западно-Австралийский (Брокен), МХ — Мальдивский (Чагос-Лакка-дивский), ЮВИХ — Юго-Восточный Индийский, ЗИХ — Западно-Индийский; АиСП — острова Амстердам—Сен-Поль. Точки отбора базальтов на ВИХ: 1 — скважины глубоководного бурения В8ВР и ОВР с возрастными датировками (в скобках); 2, 3 — станции драгирования, на которых подняты базальты в рейсе КЫ0Х06КК: 2 — предварительно датирован возраст образцов, 3 — образцы находятся в обработке.
с.ш.
ваны и обработаны в рейсе. Для многоканального сейсмического профилирования использовалась 48-канальная коса Geometries GeoEel длиной 600 м, а в качестве источника — две пневмопушки GI объемом 0.9 и 1.7 л. Цифровая обработка сейсмических данных выполнена по окончании рейса в Институте геофизики Техасского университета (Остин) с использованием пакета специализированных программ ProMax. Современная технология позволила с высоким разрешением изучить структуру осадочного чехла и верхней части базальтового фундамента. Обработка магнитометрических и гравиметрических данных еще продолжается.
Съемка с многолучевым эхолотом показала существенные изменения морфологии по простиранию Восточно-Индийского хребта. В его северной части выделяются отдельные большие изо-
метричные в плане поднятия [7]. Далее на юг они постепенно сливаются, а сам хребет сужается. В средней части ВИХ наблюдается множество линейных локальных поднятий и впадин, похожих на горсты и грабены. Южная часть хребта представляет собой уже единый обширный высокий массив протяженностью около 2000 км. Его пологая западная часть имеет типичную для вулканических поднятий морфологию. Восточный склон этого участка хребта в виде крутого уступа высотой 1—2 км явно сформирован разломной тектоникой. Существование здесь гигантских меридиональных разломов подтверждается ранее проведенными геофизическими исследованиями [5, 8]. Наряду с этими продольными разломами выразительным проявлением разломной тектоники в пределах Восточно-Индийского хребта являются крупные траверсные (поперечные) структуры —
122
ЛЕВЧЕНКО и др.
Рис. 2. Разрезы многоканального сейсмического профилирования рейса # КК0Х06КЯ. а и б — тектонические структуры в центральной части Восточно-Индийского хребта: а — глубокие поперечные разломные впадины северо-восточного простирания — траверсные структуры (ТС), полигоны П3—П4; б — два типа разновозрастных деформаций: древний грабен, ограниченный нормальными сбросами, и молодые разломы и складки в его осадочном заполнении, полигон П5; в — одиночные подводные горы (молодые вулканы?), полигон П6. Положение полигонов показано на рис. 1.
глубокие грабенообразные впадины субширотного — северо-восточного простирания (рис. 2а), образовавшиеся, возможно, в результате перестройки кинематики движения литосферных плит в эоцене [3, 8]. На сейсмических профилях, выполненных на хребте в рейсе # КЫ0Х06ЯЯ, наблюдается также множество более мелких структур тектонической природы. Крупные грабены, ограниченные древними сбросами, образовавшиеся, по-видимому, на ранних стадиях формирования ВИХ, заполнены интенсивно деформированными осадками (рис. 2б). Многие разломы в фундаменте продолжаются выше в покрывающие осадки нижнего стратифицированного мелководного комплекса, в которых широко развиты складки. Эти данные свидетельствуют о нескольких тектонических стадиях в истории формирования Восточно-Индийского хребта. Труднее выделить эти складчато-разрывные деформации
в верхнем акустически прозрачном комплексе пелагических отложений. Вероятно, местами они развиты вплоть до поверхности дна, т.е. имеют молодой возраст. О неотектонической активности ВИХ свидетельствует высокий уровень регистрируемой сейсмичности [9]. Возможно, выявленные в его осадочном чехле молодые деформации связаны с процессами внутриплитной тектонической активности и внутриплитными деформациями в прилегающей Центральной котловине [10]. Общая блоковая морфология хребта и разломные/складчатые деформации в его коре являются свидетельством большой роли тектонических процессов в формировании ВИХ, но окончательные выводы можно будет сделать только после комплексной интерпретации полученных геофизических данных.
Геофизическая съемка в рейсе # КМ0Х06ЯЯ показала, что в сводовой части хребта на всем его
простирании широко развиты небольшие одиночные вулканы (рис. 2в), возраст которых представляет особенный интерес. Ранее несколько таких вулканов выявлено в центральной части ВИХ в результате батиметрической съемки с "мульти-бимом" на небольшом участке [11]. Как показало сейсмическое профилирование на полигоне П1 (в районе скв. ОЭР 758), в северной части хребта мощность покрывающих подводную гору осадков достигает 15—20 м. Характер подошвенного прилегания к ней отражающих границ внутри осадков и предварительный палеомагнитный анализ по результатам моделирования магнитного аномального поля позволяют предполагать молодой возраст этого вулкана [7]. При драгировании этой подводной горы были подняты только литифици-рованные карбонатные осадочные породы, которые покрывают вулканический конус. На юге мощность осадков, покрывающих подводные горы, сокращается до минимума. На самом южном полигоне П6 (в районе скв. 253) видно, что вулканическая постройка прорывает осадочный слой и выходит близко к поверхности дна, возможно, обнажаясь (рис. 2в). Это, по-видимому, свидетельствует об относительно молодом возрасте вулканизма. Съемка с "мультбимом" также выявила в рельефе дна сводовой части ВИХ множество маломасштабных морфоструктур различного генезиса, которые при съемке обычным одно-канальным эхолотом "теряются". Здесь, таким образом, развит широкий спектр аккумулятивно-эрозионных осадочных тел, по-видимому, связанных с активными придонными течениями и оползневыми процессами. Небольшие изомет-ричные впадины могли быть образованы в результате миграции флюидов к поверхности дна,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.