ОКЕАНОЛОГИЯ, 2009, том 49, № 6, с. 914-925
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЛИТОСФЕРЫ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ИНДИЙСКОГО ОКЕАНА
© 2009 г. Е. Л. Мазо1, А. А. Шрейдер2, М. П. Куликова1, Д. А. Гилод1, Ал. А. Шрейдер1
1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет 2 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва
e-mail: emazo@list.ru Поступила в редакцию 12.12.2007 г., после доработки 15.05.2008 г.
Представлена сейсмичность северо-восточной части Индийского океана во взаимосвязи с особенностями строения основных тектонических структур дна. Выявлены три основных интервала повышенной сейсмической активности в диапазонах глубин 0-17 км, 20-27 и 32-35 км, разделенные асейсмичными областями. Глубже 35 км сейсмической активности практически не отмечено как для океана, так и для полуострова Индостан. Обсуждена природа такого распределения сейсмичности в литосфере. По результатам трансформаций аномального гравитационного поля выявлено продолжение структуры Восточно-Индийского хребта до 19° с.ш. В то же время связь поднятия Афанасия Никитина с хребтом 85 градуса на картах трансформант своего выражения не имеет. В Кокосовой котловине выделены взаимно-перпендикулярные зоны нарушений северо-восточного и северо-западного простирания и область их пересечения, где сосредоточено максимальное количество гипоцентров землетрясений. Сделан вывод о существенном нарушении прочностных свойств материала литосферы в этой зоне как следствия геодинамических процессов, сопровождающихся разломной тектоникой.
ВВЕДЕНИЕ
Северо-восточная часть Индийского океана характеризуется существенным разнообразием тектонических структур. Начало процесса формирования дна акватории связывается с меловым временем, когда Индия отделялась от Антарктиды и Австралии [10-14, 16]. Вопросы истории формирования северо-восточной части Индийского океана могут быть решены только на основе комплексного анализа всей совокупности геолого-геофизической информации. Восточно-Индийский хребет - одна из центральных структур этого района Индийского океана - образовался в океанских условиях [6]. Возраст его базальтового основания уменьшается с севера на юг, как и возраст литосферы Центральной котловины, расположенной к западу от хребта [2]. Отсутствие достаточного количества данных о глубинном строении земной коры и характере сочленения Восточно-Индийского хребта с Центральной и Кокосовой котловинами не позволяет однозначно трактовать историю его тектонического развития.
Изучение сейсмичности Индийского океана проводится с середины прошлого столетия [1, 5, 7, 10] и является весьма актуальной задачей, поскольку на его берегах проживает около половины человечества и расположены многочисленные производства, включающие энергетические установки, сохранность которых имеет первостепенное значение для успешного экономического развития прибрежных стран.
Использование данных о сейсмичности этого региона позволяет выделять различного плана тектонические нарушения и ослабленные зоны в земной коре, отражающие особенности его геодинамического режима. Глубинная структура литосферы акватории до настоящего времени является слабо изученной. Анализ распределения сейсмичности совместно с интерпретацией данных гравитационного поля и его трансформант позволяет уточнить некоторые особенности глубинного строения акватории. Изучению этого вопроса и посвящена настоящая работа.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДАННЫЕ
Для северо-восточной части Индийского океана известен ряд работ, в которых представлено распределение эпицентров землетрясений, наблюденных за последние семьдесят лет. Значительная площадь региона позволяла регистрировать лишь сильные землетрясения с магнитудой более 5 по шкале Гуттенберга. Ситуация кардинально изменилась в восьмидесятые годы прошлого столетия, когда в работу были включены высокоточные сейсмографы нового поколения и было значительно увеличено число сейсмологических пунктов наблюдения. Параллельно с этим развивалась система сбора и учета поступающей сейсмологической информации. Результатом этого явилось создание ряда региональных и глобальных банков сейсмологической информации. Наиболее полным из них следует признать электронный банк сейсмологической инфор-
мации И8в8 [18, 19]. В данном банке наряду с координатами представлены глубина и магнитуда сейсмических событий по шкале Гуттенберга. Именно этот банк был использован в настоящей работе для изучения сейсмичности северо-восточной части Индийского океана во взаимосвязи с особенностями строения основных тектонических структур дна.
В исследовании также использованы данные спутниковых альтиметрических наблюдений высот геоида, аномалий силы тяжести в редукции в свободном воздухе, сведения о рельефе и геохронологии дна, рассчитано аномальное поле в редукции Буге (а = 2.3 г/см3) с шагом 1 мин.
Особое внимание уделено сопоставлению результатов интерпретации трансформаций полей аномалий силы тяжести с данными о сейсмической активности акватории.
ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧНОСТИ
На основной части акватории северо-восточной части Индийского океана землетрясения распределены неравномерно на глубинах до 35 км и лишь в области Зондской зоны субдукции гипоцентры землетрясений регистрируются во всем диапазоне глубин от 0 до 700 км (рис. 1). Анализ землетрясений в Зондской зоне субдукции выходит за рамки настоящей работы. Анализ распределения гипоцентров вне Зондской зоны субдукции на основной части акватории позволяет выделить три главных этажа сейсмичности, разделенных сейсмически пассивными областями.
Гипоцентры первого этажа сейсмичности, расположенного на глубинах менее 17 км, относительно равномерно распределены по площади (рис. 2а). Сопоставление с данными о глубинах акустического фундамента и поверхности Мохоровичича [8, 9] свидетельствуют о приуроченности верхнего этажа сейсмичности к средней части консолидированной коры. Характер распределения сейсмичности, вероятно, указывает на общее наряженное состояние данного слоя коры.
Второй этаж сейсмичности, расположен в интервале глубин 20-27 км (рис. 26), приурочен, в основном, к верхней части мантии и не обнаруживает никакой территориальной приуроченности к положительным структурам фундамента за исключением г. Афанасия Никитина.
Третий этаж сейсмической активности расположен в интервале глубин от 32 до 35 км (рис. 2в), причем большинство гипоцентров сосредоточено севернее 5° ю.ш.
В интервале 18-19 км, 28-31 км располагаются асейсмичные области, захватывающие наряду с океаном континентальные области Шри-Ланки и полуострова Индостан.
Глубже 35 км сейсмической активности практически не отмечено как для океана, так и для полуострова Индостан (исключая область Зондской зоны субдукции). При этом в пределах исследуемого региона выделяются несколько сквозьлитосферных окон с полным отсутствием сейсмичности (рис. 1).
АНОМАЛЬНОЕ ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ
Для анализа особенностей гравитационного поля, построенного по данным спутниковых альтиметрических наблюдений, проведены расчеты аномалий поля силы тяжести в редукции Буге (рис. 3).
Аномальное гравитационное поле в редукции Буге (2.3 г/см3) характеризуется средними значениями 200-250 мГал. Наиболее высокие из них (более 250 мГал) характерны для площади Кокосовой котловины и для ее северо-восточной окраины, граничащей с Зондской субдукцонной зоной. Приподнятая часть Кокосовой котловины имеет пониженные аномальные значения менее 200 мГал. Значения аномального поля выше 200 мГал характерны для всей площади акватории Центральной котловины и достигают более 250 мГал в южной ее части. Хорошо прослеживается приуроченная к Восточно-Индийскому хребту линейная аномальная зона относительно пониженных значений, достигающая своих минимальных значений в районе поднятия Осборн (менее 150 мГал) и в северной оконечности хребта (5° с.ш.). С севера на юг на всей акватории Бенгальского залива значения аномального гравитационного поля плавно повышаются от 100 мГал (береговая линия) до 200 мГал в центральных частях Центральной и Кокосовой котловин.
Для разделения поля на компоненты, связанные с аномальными особенностями строения тектоно-сферы (осадочным слоем, корой, подкоровой литосферой) рассчитаны различные трансформации поля силы тяжести в редукции Буге (пересчет в верхнее полупространство, расчет аномалий поля по методу Саксова-Нигарда, вычисление вторых производных силы тяжести). Пересчет поля в верхнее полупространство позволяет выделить региональные особенности, так как приводит к обобщению характера гравитационного поля. При расчете трансформант поля силы тяжести по методу Саксова-Нигарда остаточная аномалия получается как разность среднего значения А^ на окружностях двух радиусов Я1 и Я2. Остаточная аномалия, таким образом, освобождается от влияния регионального фона. Необходимо отметить, что площадь исследования после проведения расчетов трансформант сокращается. Поэтому, чтобы проанализировать характер поля над основными интересующими нас тектоническими структурами общая площадь рассчитанного аномального гравитационного поля была увеличена.
15° с.ш.
5° с.ш. _
5° ю.ш.
дЯ
{ \
\
л
\
о *
♦ п
А А
*
У
15 ° ю.ш.
' I
♦ ♦
ж ^ „.
♦ ♦
{и Г: 1
г
л ,
-В I
у,-,
'в
65° в.д.
85° в.д.
105° в.д.
Рис. 1. Гипоцентры землетрясений в интервале глубин 0-700 км по данным [18, 19]. Приведено положение изобат 2.5 км и 3.5 км.
Для выделения региональных особенностей строения поля были проведены расчеты трансформаций аномального гравитационного поля в редукции Буге по методу Саксова-Нигарда при различных радиусах Я1 и Ё2, пересчет поля в верхнее полупространство на высоту. Наиболее оптимальным были признаны Я1 = 200 км, Я2 = 1000 км и высота пересчета Н = 400 км.
По карте поля пересчитанного на высоту 400 км выделяются три области, характеризующиеся общими чертами распределения трансформированного поля: обширная область относительно положительных значений, охватывающая всю южную
часть района исследований (акватории Центральной, Кокосовой котловин и Восточно-Инд
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.