Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Строение осадочного чехла Восточно-Индийского хребта

ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Строение осадочного чехла Восточно-Индийского хребта"

МАРИНОВА Юлия Геннадьевна

Строение осадочного чехла Восточно-Индийского хребта (сейсмическая стратиграфия)

Специальность 25.00.28 - Океанология

9 ФЕВ 2С72

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва-2012

005010462

Работа выполнена в Лаборатории сейсмостратиграфии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук

Научный руководитель:

кандидат геолого-минералогических наук Левченко Олег Всеволодович

Официальные оппоненты:

кандидат геол.-мин. наук, заведующий Лаб. геодинамики и палеоокеанологии Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН Баранов Борис Викторович

доктор геол.-мин. наук, профессор, заведующий каф. региональной геологии и истории Земли геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Никишин Анатолий Михайлович

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геологический институт РАН

Защита состоится 28 Февраля 2012 г в 14.00 на заседании диссертационного совета Д.002.239.03 при Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН по адресу: 119997, г. Москва, Нахимовский просп., д.36, Большой конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН по адресу 119997, г. Москва, Нахимовский просп., д.36

Автореферат разослан г&_ января 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.002.239.03

кандидат биол. наук

Актуальность работы. Восточно-Индийский хребет - самое протяженное поднятие на дне Мирового океана относится к «глыбовым» или «асейсмичным» хребтам. Протягиваясь более чем на 5000 км вдоль 90° в.д., хребет занимает ключевое положение в структуре северо-восточной части Индийского океана. В западной литературе его называют Хребтом Девяностого градуса (Ninetyeast Ridge). Вопрос происхождения Восточно-Индийского хребта является одним из актуальнейших в тектонике океанов. Для понимания его эволюции исключительно важную роль имеет выяснение строения осадочного чехла. Основные работы, посвященные осадочным комплексам хребта, базируются на геологогеофизических данных, включая сейсмическое профилирование, полученных в 80х гг. XX века. Сейсмостратиграфический анализ новых сейсмических материалов высокого разрешения, полученных на равномерно расположенных вдоль хребта полигонах, и обобщение имеющихся результатов других геофизических исследований и глубоководного бурения позволяет детализировать строение осадочного чехла и условия его формирования, а также сделать обоснованные выводы о тектонической эволюции Восточно-Индийского хребта и его геологической истории на поствулканическом этапе.

Цель работы. Основной целью работы было изучение строения осадочного чехла Восточно-Индийского хребта, включающее детальный сейсмостратиграфический и структурно-тектонический анализ, с объяснением основных формирующих процессов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Построение и анализ морфологических профилей вдоль и поперек простирания Восточно-Индийского хребта по данным спутниковой альтиметрии.

2. Обработка, интерпретация и анализ новых сейсмических данных, полученных на Восточно-Индийском хребте в рейсе KNOX06RR НИС «Роджер Ревелл» (2007 г., США), и 131 рейсе НИС «Зонне» (1998 г., Германия).

3. Интерпретация и анализ сейсмических данных, полученных ранее на ВосточноИндийском хребте в рейсах ИОРАН и других отечественных и зарубежных экспедициях.

4. Выделение в осадочном чехле Восточно-Индийского хребта опорных отражающих границ и сейсмокомплексов, их литолого-стратиграфическая

идентификация и определение их географического положения вдоль простирания хребта и генезиса.

5. Корреляция сейсмических разрезов с геологическими разрезами 9 скважин глубоководного бурения и составление единого сейсмогеологического профиля вдоль всего Восточно-Индийского хребта.

6. Построение структурных схем для 8 полигонов детальной сейсмической съемки.

7. Выделение разломов, определение их типов, простирания, времени заложения и природы.

Фактический материал и методика исследований. В основу работы положены новые данные, полученные на Восточно-Индийском хребте в рейсе KNOX06RR американского НИС «Роджер Ревелл» в 2007 г. Между 5.5° с. ш. и 26° ю. ш была проведена батиметрическая съемка многолучевым эхолотом, драгирование, магнитометрия и многоканальное (48-канальное) сейсмическое профилирование на 7 полигонах. Также в работе были использованы оригинальные сейсмические данные 131 рейса немецкого НИС «Зонне» (1998г.). В работе подробно проанализированы материалы, полученные в рейсах Института океанологии РАН им. П.П. Ширшова (58 рейс НИС «Витязь» - 1976 г., 25 рейс НИС «Дмитрий Менделеев»-1980 г., 32 рейс НИС «Академик Курчатов»-1981 г.), СахНИИ или ИМГиГ - ДВНЦ РАН (24 рейс НИС «Пегас-1982 г.), НПО «Южморгеология» (Маскаренско-Австралийский геотраверз - 1986-1989 гг.), и материалы

глубоководного бурения (сейсмические профили и разрезы 9 скважин) 22, 26 рейсов б/с «Гломар Челленджер» (1971 г., DSDP) и 121, 179 рейсов б/с «Джоидас Резолюшн» (1989 г., 1998 г., ODP). Для решения поставленных задач: проведена обработка и интерпретация данных сейсмического профилирования, заключающаяся в анализе волновой картины; выделены основные отражающие границы и сейсмокомплексы; выявлены особенности залегания слоев; выполнен сейсмостратиграфический анализ. Для этого временные сейсмические разрезы перестраивались в глубинные (использовались скорости из отчетов бурения). В результате их корреляции с разрезами скважин глубоководного бурения определялся возраст опорных отражающих границ. Для полигонов детальных исследований строились структурные схемы. Вдоль всего Восточно-Индийского хребта проводился структурно-тектонический анализ (выделение тектонических нарушений, определение их типа, времени заложения и генезиса).

4

Научная новизна работы

1. На основании геоморфологического анализа Восточно-Индийский хребет разделен на три сегмента: северный (17°с.ш. до 7°ю.ш.), центральный (7°-15°ю.ш.) и южный (15°-33°ю.ш.).

2. Проведен сейсмостратиграфический анализ строения осадочной толщи Восточно-Индийского хребта на основании новых сейсмических данных высокого разрешения, с учетом полученных ранее результатов. Вдоль хребта выделены три сейсмических комплекса - СК1, СК2, СКЗ, непрерывно прослеживающиеся и омолаживающиеся к югу.

3. Выделены промежуточные отражающие границы внутри сейсмокомплексов: региональные в осадочном чехле вдоль всего хребта и локальные в отдельных сегментах.

4. Впервые проведена корреляция всех 9 скважин глубоководного бурения и сейсмических разрезов и составлен единый сейсмогеологический разрез с использованием современных подходов и программ (в предшествующих анализах более 35 лет назад использовались только 5 скважин).

5. Выделены многочисленные субвертикальные разломы в фундаменте, осадочном чехле на всем протяжении Восточно-Индийского хребта, определены их простирания разломов, возраст, построены структурные схемы и определены этапы тектонической активности хребта.

Практическая и теоретическая значимость работы. Новые данные о строении осадочного чехла актуальны для дальнейшего развития представлений о его природе и эволюции. Они имеют большое значение для расшифровки геологической истории всей восточной части Индийского океана. В прикладном аспекте они могут быть полезны при прогнозировании месторождений углеводородов в Бенгальском заливе.

Защищаемые положения

1. Осадочный чехол Восточно-Индийского хребта состоит из трех сейсмических комплексов (СК), омолаживающихся в южном направлении. Нижний СКЗ (от К2ср на севере до Р23 на юге) - мелководный или субаэральный вулканогенноосадочный комплекс; средний СК2 (от К2ш-Р1 до Р3’) - переходный карбонатный комплекс; верхний СК1 (от Р22-0 до ?з2-0) - глубоководный комплекс пелагических илов.

2. Осадочный чехол южного сегмента отличается от северного и центрального мощностями сейсмокомплексов, количеством опорных отражающих горизонтов и полным отсутствием перерывов в осадконакоплении.

3. В морфологии Восточно-Индийского хребта выделяются три сегмента: северный (17°с.ш. до 7°ю.ш.), центральный (7°-15°ю.ш.) и южный (15°-33°ю.ш.), каждый из которых характеризуется индивидуальным структурным рисунком. В северном преобладают разломы северо-восточного и северозападного простирания, в центральном - субширотного, в южном - северовосточного и субширотного.

4. В пределах Восточно-Индийского хребта выделяются несколько этапов тектонической активности различной природы. Первый этап проявляется на поствулканической стадии, сразу после излияния базальтов, формирующих цоколь хребта (поздний мел на севере, палеоцен в центральной части и средней эоцен в южной); второй (конец палеоцена - начало эоцена) и третий (поздний миоцен) связаны с этапами коллизии Индийской плиты с Евроазиатской.

Личный вклад автора. Автор обработал и проинтерпретировал с использованием современных программ новые сейсмические материалы общей протяженностью более 5000 км; проанализировал разрезы скважин глубоководного бурения и прокоррелировал их с сейсмическими профилями; обобщил полученные ранее геолого-геофизические материалы (опубликованные, фондовые материалы, Интернет-ресурсы); критически проанализировал отечественную и зарубежную литературу по проблеме; сделал окончательную интерпретацию на основе генерализации всех этих материалов.

Апробация работы. По результатам исследований автором лично сделаны 6 устных докладов на следующих конференциях: VII Международная практическая конференция молодых специалистов «ГЕОФИЗИКА-2009» (Санкт-Петербург, 2009), XVIII и IX Международные Научные Конференции (Школы) по морской геологии (Москва, 2009, 2011), XLIII Тектоническое совещание (Москва, 2010), V Сахалинская молодежная научная школа «Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» (Южно-Сахалинск, 2010) , Международная конференция "Современное состояние наук о Земле", посвященная памяти В. Е.Хаина (Москва, 2011); 2 постерных доклада были представлены на American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting (Сан-Франциско, 2008) и XLIII Тектоническом совещании

6

(Москва, 2010). Работа регулярно обсуждалась на семинарах лаборатории сейсмостратиграфии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, б глав и заключения. Её объем составляет 145 страниц, включая 70 иллюстраций, 1 таблицу и 1 приложение. Список литературы состоит из 145 наименований, из них 70 иностранных.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю к.г.-м.н. Олегу Всеволодовичу Левченко за предоставление материалов для написания диссертации, а также за руководство, терпение и постоянное внимание на всех этапах подготовки работы. Автор благодарит за полезные консультации И.М. Сборщикова, И.О. Мурдмаа, А.Н. Иваненко, Л.Р. Мерклина, С.Л. Никифорова, Е.В. Вержбицкого, А.А. Шрейдера, В.Н. Свальнова, Е.Г. Морозова, Р.А. Ананьева, В.А. Путане, За плодотворные дискуссии автор признательна А.В.Старовойтову, Е.П. Дубинину, А.В. Тевелеву и А.Г. Рослякову (МГУ им. М.В.Ломоносова); М.А. Левитану и Н.М. Сущевской (ГЕОХИ РАН); А.А. Пейве, А.В.Артамонову (ГИН РАН), В.В. Юцису (Автономный университет штата Нуэво Леон, Мексика); В.Л. Ломтеву и В.Н. Патрикееву (ИМГиГ ДВНЦ РАН). Автор считает приятным долгом поблагодарить сотрудников кафедры региональной геологии и истории Земли геологического факультета МГУ им, М.В. Ломоносова за постоянное и благожелательное внимание к работе. При написании диссертации автор чувствовала поддержку от коллег и друзей по лаборатории сейсмостратиграфии и благодарит их за это. Автор также благодарна своим друзьям, в особенности Е. В. Блиновой, за помощь в оформлении работы.

Отдельную благодарность за терпение, понимание и всестороннюю поддержку автор выражает своей семье.

Содержание работы.

Введение. Во введении обсуждается актуальность темы диссертации, цель и задачи исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, также приводятся защищаемые положения.

Глава 1. Геолого-геоФизическая изученность Восточно-Индийского хребта.

Первое упоминание о существовании подводной возвышенности в восточной части Индийского океана относятся к началу XX в. [Admiralty, 1902].

7

Большая часть исследований на хребте были проведены в 70-80 гг. прошлого века в отечественных и зарубежных экспедициях. Восточно-Индийский хребет отчетливо выражен в рельефе дна от 31° ю.ш. в районе его пересечения с хребтом Броккен до 10° с.ш., где он исчезает под осадками Бенгальского фэна. В его морфологии отмечаются изменения по простиранию от серии эшелонированных блоков, разделенных впадинами северо-восточного простирания, на севере до массивного единого поднятия на юге с более крутым восточным склоном [Канаев, 1979]. Мощность коры на разных участках хребта оценивается от 12 до 25 км [Геология и геофизика..., 1981; Grevemeyer et al., 2001]. На всем протяжении Восточно-Индийского хребта развит верхний осадочный слой (скорость 2,0-2,7 км/с) средней мощности 0.5 км. Глубже залегают 2 (3,9-4,7 км/с) и 3 (6,7 км/с) слои океанической коры мощностью соответственно 2-4,5 км и 3,0-5,5 км. Граница Мохо (скорость 7,7 км/с) выделена на глубине 8,5 км. Хребет характеризуется слабопеременным магнитным полем с аномалиями, не превышающими в среднем 100-200 нТл. Магнитные аномалии, выделенные в котловинах, на хребте не прослеживаются [Шрейдер, 2001]. Он слабо выражен в поле силы тяжести, аномалии в свободном воздухе над его гребнем составляют 5060 мГал [Tiwari et al., 2003]. Плотность теплового потока имеет средние значения 40-60 мВт/м2 [Вержбицкий, 1998]. Восточно-Индийский хребет сейсмически активен на всем протяжении, его северная часть входит в субширотную зону наиболее высокой океанской внутриплитной сейсмичности [Wiens et al., 1986; Levchenko, 1989]. Решения фокальных механизмов дают левосторонние сдвиги [Bergman, Solomon, 1985]. На Восточно-Индийском хребте пробурены 9 скважин глубоководного бурения. Основание хребта сложено платобазальтами и толеитами, абсолютный возраст которых меняется с юга на север от 38 до 82 млн. лет [Duncan, 1978; 1991]. В осадочном чехле Восточно-Индийского хребта до настоящего момента выделились два осадочных комплекса, разделенных региональным несогласием нижнего-среднего эоцена [Милановский, 1984; Пилипенко, 1992].

Глава 2. Анализ гипотез происхождения Восточно-Индийского хребта

За столетний период изучения хребта предлагалось множество моделей его образования. Хребет рассматривался как: 1) горстообразная структура на океанической коре [Francis, Raitt, 1967]; 2) односторонний горст [Loughton, et.al, 1970]; 3) антиклинальное поднятие океанской коры за счет серпентинизации

перидотитов в зоне крупного меридионального трансформного разлома вблизи центра спрединга [Bowin, 1973]; 4) поднятие, образованное в результате коллизии двух плит и надвиге одной плиты на другую [Le Pichón, Heirtzler, 1968]; 5) сочетание следов нескольких горячих точек [Luyendyck, Rennick, 1977]. В последние годы определились две главные точки зрения на происхождение Восточно-Индийского хребта. Он представляется как магматически активный трансформный разлом [Кашинцев, 1994; Артамонов, 2004] или как след горячей точки [Sclater, Fisher, 1974; Frey et al., 1995; Вержбицкий, 1998].

Глава 3. Материалы и методика исследований

В основу работы положены новые данные сейсмического профилирования, полученные на 7 полигонах в рейсе KNOX06RR НИС «Роджер Ревелл» и полигоне 131 рейса НИС «Зонне» (рис. 1). В главе охарактеризована аппаратура и методика. Использованы данные 24 рейса НИС «Пегас» и 22 и 26 рейсов б/с «Гломар Челленджер», Маскаренско-Австралийского геотраверза, 25 рейса НИС «Дмитрий Менделеев», 58 рейса НИС «Витязь».

Первичная обработка новых сейсмических данных выполнялась по окончании рейса с использованием программного пакета РгоМах, дальнейшая обработка выполнена автором в программном пакете RadExPro 3.7. Интерпретация сейсмических профилей, их корреляция со скважинами глубоководного бурения проводились в программе Kingdom Suite. Батиметрические карты, объемные модели хребта и разрезы скважин были построены автором в программах Golden Software Surfer 9 и Strater 2 по данным программ глубоководного бурения ODP и DSDP, морфологические профили по сегментам хребта - в программе Global Mapper 11 с использованием GEBCO One Minute Grid и цифровой базы данных ЕТОРО-5.

В основе сейсмической стратиграфии лежит выявление закономерных связей между волновой картиной сейсмических разрезов и условиями осадконакопления отражающих толщ. В основу сейсмостратиграфических представлений положено понятие сейсмический комплекс. Сейсмокомплекс на сейсмическом разрезе характеризуется единством волновой картины и является аналогом осадочного комплекса на геологическом разрезе. Границы сейсмокомплексов (далее СК) совпадают с поверхностями крупных несогласий, соответствующих регионально-выдержанным сейсмическим горизонтам. [Шериффидр., 1982].

Расчленение осадочного чехла Восточно-Индийского хребта на СК было проведено по таким сейсмостратиграфическим критериям, как конфигурация отражений, амплитуда, степень непрерывности прослеживания, степень

прозрачности и др. [Шлезингер, 1998]. Необходимым условием при сейсмостратиграфическом анализе является наличие опорных скважин бурения, сопоставление с которыми позволяет определить возраст отражающих горизонтов.

Сейсмические разрезы позволяют расшифровать палеогеографические и палеотектонические условия бассейна [Хэллем, 1983].

ї|758*| 2рПІ 3 | 4

Рис. 1 Карта фактического материала. Маршрут рейса НИС «Роджер Ревелл» показан белой линией. 1 - скважины глубоководного бурения; 2 - полигоны НИС «Роджер Ревелл»; 3 - полигон 131 рейса НИС «Зонне»; 4 - сейсмоакустчиеские

профили 22, 26 рейса б/с «Гломар Челленджер», 24 рейса НИС «Пегас», 25 рейса НИС «Дмитрий Менделеев», 58 рейса НИС «Витязь», а также профили Маскаренско-

Австралийского геотраверза

профилирования.

В главе описываются, интерпретируются и коррелируются с данными бурения сейсмические разрезы 8 полигонов, расположенных в сводовой части хребта от 5.5° с. ш. до 26° ю. ш (рис. 1). Для самой северной, самой южной части хребта, а также для плато Осборн использованы профили 22, 26 рейса б/с «Гломар Челленджер», 24 рейса НИС «Пегас», 25 рейс НИС «Дмитрий Менделеев», а также профили Маскаренско-Австралийского геотраверза. В районе скв. 217, где мощность чехла составляет более 1 км, акустический фундамент на сейсмических разрезах не выделяется. Здесь осадочный чехол постепенно погружается под турбидиты Бенгальского залива. В северной части (до 7° ю.ш.) новые данные получены на двух полигонах (П1 и П2 на рис.1). Полигон 1 находится на 5° с.ш. Мощность осадочного чехла меняется от 0,7 км до 0 на поднятиях фундамента. Внутри чехла были выделены три сейсмических комплекса (далее СК). Верхний СК1 имеет относительно акустически прозрачную запись, к подошве более стратифицированную. Он наиболее выдержан по мощности (0,25 км) и типу волновой картины. Ниже следует высокоамплитудный, слоистый СК2 с относительно постоянной мощностью 0,1-0,2 км. Глубже расположен СКЗ с хаотично слоистыми, мелкобугристыми отражениями и крайне изменчивой по латерали сейсмической записью. СКЗ имеет непостоянную мощность и выклинивается на поднятиях фундамента. Отражающие границы, выделенные на сейсмических разрезах, пронумерованы сверху вниз от 0 до 5, поверхность акустического фундамента обозначена границей Ф (рис. 2). После корреляции со скв.758 им была дана стратиграфическая привязка.

Осадочный чехол на Полигоне 2. расположенном на 1 °с.ш., имеет похожее строение. Здесь также выделяются СК1, СК2 и СКЗ и те же самые отражающие границы внутри них. Скв. 216 была пересечена двумя профилями и позволила определить возраст всех рефлекторов. В пределах полигона 2 наблюдаются поднятия фундамента, прорывающие СКЗ и СК2 и перекрытые лишь отложениями СК1 (рис. 3). Ещё одной особенностью этого полигона является наличие в осадочном чехле помимо вертикальных сбросов (выделенных на полигоне 1) горизонтальных правосторонних сдвигов.

I —] форамимиферо-коккопитовы^^—И доларенит 1, // туф

И кокколитовый ил ЕЭ известняк ^ базальт

ЕЭ микритовый мел ЕЗ глина вулканическая [ ° о °| галька вулкаиичо* *

[ 1—-кокколитоаыймел песок

500 кгп 1000 кт 1500 кт 2000 кт

2000

3000 т

4000 т

о ю о ю

' '

Приложение 1. Сейсмогеологический разрез, морфологический про' скважин глубоководного бурения. Изобаты проведе!

І" ■■ І лигниты Г® 1 перерывы в осадкоиакоплеиии и их продолжительность

'ні ►:ремней)-~-^'| границы несогласные ІГ(2[ЗІ сейсмокомплексы Іг ЦЬ". ' отражающие горизонт ■ЕЙ акустический фундамент

батиметрическая карта Восточно-Индийского хребта с положением з 1000 м.

3000 кт

3500 кт

4000 кт

4500 кт

5000 кт

Рис. 2. Фрагменты сейсмических разрезов полигона 1 и их корреляция со скв. 758. (Условные обозначения к разрезам скважин даны в приложении 1).

В рейсе НИС «Роджер Ревелл» в пределах среднего участка хребта были проведены работы на трех полигонах: ПЗ-4 и П5 (скв. 214) (рис. 4). Полигоны 3 и 4 расположены на 6-8° ю.ш., то есть на границе между северным и центральным сегментами хребта, и соединены меридиональным профилем. Осадочный чехол делится на три сейсмокомплекса, которые на полигоне 4 уже характеризуются непостоянной мощностью и латеральной изменчивостью (рис. 4). Здесь разломы имеют субширотное простирание. Мощность чехла по-прежнему в отдельных грабенах достигает 0,5-0,6 км.

Рис. 3. Фрагмент сейсмического разреза полигона 2. а - верхнемеловое поднятие фундамента; б - корреляция сейсмического профиля с разрезом скв.216.

Рис. 4. Меридиональный профиль, соединяющий полигоны 3 (врезка I) и 4 (врезка II) и широтный профиль через полигон 4.

Полигон 5 расположен на 11° ю.ш. На всех сейсмических разрезах

фундамент перекрыт чехлом, мощность которого в среднем равна 0,4 км. В пределах полигона выявлен крупный, субширотный грабен, полностью рассекающий хребет (рис. 5). Его осадочное заполнение неоднократно деформировано. В осадочном чехле выделяются три СК, отличающиеся от северных тем, что СК1 становится более слоистым, а внутри СК2 местами отражения становятся более хаотичными и прерывистыми. На южном склоне грабена наблюдается налегание в подошве СК2. Осадочный чехол гораздо интенсивнее деформирован в меридиональном направлении, чем в широтном.

На плато Осборн, примыкающему к Восточно-Индийскому хребту на 14-15° ю.ш., новых данных не получено, и автор использовал несколько профилей из фондовых материалов, отражающих строение осадочного чехла в этом районе.

В южной части Восточно-Индийского хребта от плато Осборн до сочленения с хребтом Броккен (31° ю.ш.) было отработано три полигона. Полигон НИС «Зонне» находится на платообразном поднятии, на своде хребта. В строении осадочного чехла выделяются три СК: верхний СК1 - акустически прозрачный, местами слоистый, средний СК2 - высокоамплитудный слоистый, нижний СКЗ -

хаотично слоистый, мелко бугристый. Средняя мощность осадочного чехла равна

0,3 км, из них доля СК2 наименьшая. Разломы встречаются как на меридиональных, так и на широтных профилях. В пределах полигона находятся скв.757 и скв. 1107, пробуренные в 121, 179 рейсе б/с «Джоидас Резолюшн». Расстояния между скважинами около 100м.

Рис. 5. Меридиональные сейсмические разрезы полигона 5 и их корреляция со скв. 214. Пунктиром показан грабен субширотного простирания.

Рис.6. Фрагменты сейсмических разрезов на полигоне 7 и их корреляция со скв. 253.

Полигон 6 включает в себя лишь один галс вдоль 19° ю.ш и отражает зону перехода хребта в Восточно-Индийский желоб через серию крутых сбросов. Полигон 7 на юге (около 26° ю.ш.) отличается как общим строением, так и выявленными здесь необычными локальными объектами. Он находится в 100 км к юго-востоку от скв. 253 и ни один из профилей не пересек её. С юго-востока район исследований обрамлен глубокой (до 3,7 км) депрессией северо-восточного простирания с чрезвычайно крутым, северо-западным склоном. Многочисленные пикообразные формы рельефа образуют гряду вдоль этой депрессии, также отмечены они и как отельные вулканы. Их возраст по результатам достаточно условной корреляции со скв. 253 соответствует позднему миоцену (рис. 6). В осадочном чехле выделяются три СК. Мощность СКЗ местами достигает 0,4 км, а СК2, наоборот, уменьшается до 0. СК1 сохраняет акустическую прозрачность и облекает все неровности нижележащего СК2. При этом кровля СК1, то есть дно, интенсивно расчленено аккумулятивно-эрозионными процессами. Осадочный чехол и фундамент в пределах полигона разбит разломами на блоки шириной 2-4 км. Местами они затрагивают лишь СКЗ и СК2, но на некоторых участках образуют крупные горсты и грабены.

Глава 5. Сравнительный сейсмостратиграФический анализ северного, центрального и южного сегмента Восточно-Индийского хребта.

Осадочный чехол вдоль всего Восточно-Индийского чехла состоит из трех сейсмокомплексов. На базальтовом акустическом фундаменте залегает вулканогенно-осадочный субаэральный или мелководный СКЗ с хаотично слоистой сейсмической записью, выше следует переходный карбонатный СК2 со стратифицированной записью, завершает разрез комплекс пелагических карбонатных илов СК1 с акустически прозрачной или слабостратифицированной записью. С севера на юг уменьшается мощность СК1 и особенно СК2 и увеличивается мощность СКЗ (приложение 1). Внутри осадочного чехла Восточно-Индийского хребта автор выделил восемь рефлекторов: 0, 0а, 1, 1а, 2, 3, 4 и 5. Граница 0 выделяется в северном и центральном сегментах хребта соответствует рубежу плиоцена-квартера. Она маркирует появление в разрезе вулканокластического материала Индонезийской островной дуги. Ареал его распространения в среднем-позднем плейстоцене по анализам геологических трубок достигает 10° ю.ш. на хребте [МтктчсИ, 1977], а в работе [Свальнов, 1983]

почти до 20° ю.ш., однако новые сейсмические материалы высокого разрешения и детальный анализ керна скв. 214 позволили автору продлить ареал на весь центральный сегмент для раннего плейстоцена. Позднемиоценовая граница 0а выделяется в северном и центральном сегментах и коррелируется с проявлением внутриплитных деформаций в окружающих хребет котловинах. Глубже выделяется отражающая граница 1 средне-позднемиоценового возраста, которая прослеживается на всем протяжении хребта как неровный мелкобугристый высокоамплитудный рефлектор, маркирующий изменение гидродинамического режима. В описаниях разрезов скважин глубоководного бурения этот интервал характеризуют как «очень уплотненный», где затруднена диагностика фаунистических остатков [Weissei, et al., 1991]. Увеличение объема ледникового щита Антарктиды на рубеже раннего-среднего миоцена вызвало увеличение объема холодных придонных вод и скорости генерируемых ими течений [Левитан, 1992]. Вероятно, отдельные ринги, отходящие от Циркумполярного антарктического течения, достигали северных частей Индийского океана и размывали осадки на Восточно-Индийском хребте. Граница 1а, выделяемая в северной части хребта, связана с перерывом в осадконакоплении раннем олигоцене, длительность которого возрастает к северу [Von der Borch, 1974]. Полная коллизия Индийской и Евроазиатской плит вызвала продолжительное крупное падение уровня океана в это время. Резкое похолодание поверхностных и придонных вод на 4-5° С, уменьшение средних скоростей седиментации - всё это стало причинами перерыва, отмеченного во многих скважинах Индийского океана [Левитан, 1992; Moore, Curray, 1974]. Граница 2, разделяющая СК1 и СК2, в стратиграфическом отношении является скользящей в диапазоне от начала среднего эоцена на севере до рубежа эоцена-олигоцена на юге. Она маркирует переход от кокколитового или микритового мела к фораминиферо-кокколитовым илам. В северной части хребта она связана с перерывом, величина которого достигает 17 млн. лет в районе скв.758. Его природа, вероятно, связана с предсреднеэценовым глобальным понижением океана [Пейтон, 1982]. Причиной понижения уровня океана было первое «мягкое» касание Индийской плиты с Евроазиатской в конце палеоцена-раннем эоцене [Curray, et al., 1982; Хайн, Лимонов, 2004]. Это привело к выведению в субаэральные условия в виде

отдельных островов некоторых районов северного сегмента Восточно-Индийского хребта. Граница 3 проходит внутри СК2. Она связана с разностью плотности выше- и нижележащих отложений и омолаживается от начала палеоцена на севере до конца среднего эоцена на юге. В южной части из-за сокращения СК2 она выделяется только в самых мощных участках разрезов. В северном сегменте (до 7° ю.ш.) Восточно-Индийского хребта граница 3 связана с перерывом в начале раннего палеоцена. Длительность перерыва в начале дания на севере ВосточноИндийского хребта оценивается в 2-3 млн. лет [Pimm, Sclater, 1974]. Причиной перерыва стало сильное понижение уровня океана. Это привело к выведению в субаэральные условия отдельных районов северного сегмента ВосточноИндийского хребта. Граница 4 отделяет карбонаты СК2 от вулканогенных отложений СКЗ. Она прослеживается на всем протяжении хребта и меняется в возрастном диапазоне от Маастрихта на севере до среднего-позднего эоцена на юге. Внутри СЮ только в районе скв. 758 выделяется отражающая граница 5, соответствующая кампану. Этот рефлектор маркирует переход от туфово-пепловой толщи к более карбонатной с прослоями вулканических глин. Базальтовый акустический фундамент, отмеченный границей Ф, меняется от кампана на севере до позднего эоцена на юге.

Таким образом, осадочный чехол Восточно-Индийского хребта состоит из трех сейсмических комплексов. Нижний СКЗ соответствует мелководному или субаэральному вулканогенно-осадочному комплексу, средний СК2- переходному карбонатному и верхний СК1 - более глубоководному комплексу пелагических илов. Осадочный чехол южного сегмента отличается от северного и центрального мощностями сейсмокомплексов, количеством опорных отражающих горизонтов и полным отсутствием перерывов в осадконакоплении.

Глава 6. Структурно-тектонический анализ Восточно-Индийского хребта.

Осадочный чехол Восточно-Индийского хребта интенсивно деформирован на всем протяжении. Разломы встречаются как в фундаменте, так и в осадочном чехле, при этом в каждом сегменте Восточно-Индийского хребта они имеют разные простирания. На протяжении всего хребта в фундаменте выделяются малоамплитудные разломы различного простирания, образованные на постмагматическом этапе. В северном сегменте система разломов,

позднепалеоценового возраста (55 млн. лет) имеет северо-восточное простирание и связана с первым «мягким» касанием Индийской плиты с Евроазиатской (рис. 2) [Хайн, Лимонов, 2004; Хайн, 2000]. Позднемиоценовая система разломов северозападного простирания коррелируется с внутриплитными деформациями в Центральной котловине. Помимо разломов с вертикальным смещением в пределах полигона 2 выделены правосторонние сдвиги (рис. 3). В центральном сегменте разломы имеют тот же самый возраст, но другую ориентировку. Помимо глобальных меридиональных разломов, формирующих общий облик района, здесь широко развиты субширотные разрывы типа сбросов с амплитудой смещения от первых десятков метров до 0,3 км (рис. 4, 5). В южном сегменте ВосточноИндийского хребта выделены верхнемиоценовые разломы (рис. 6). Они имеют северо-восточное и субширотное простирание и амплитуды смещения до 0,4 км. Вулканические постройки, обнаруженные на полигоне 7, вероятно имеют также позднемиоценовый возраст.

Таким образом, структурно-тектонический анализ Восточно-Индийского хребта показал его интенсивную раздробленность. В пределах каждого сегмента хребта выделены системы разломов, образующие индивидуальный структурный рисунок. Восточно-Индийский хребет имел несколько этапов тектонической активности различной природы. Первый этап проявляется на поствулканической стадии, сразу после излияния базальтов, формирующих цоколь хребта (поздний мел на севере, палеоцен в центральной части и средней эоцен в южной); второй (конец палеоцена - начало эоцена) и третий (поздний миоцен) связаны с этапами коллизии Индийской плиты с Евроазиатской. Заключение.

Для изучения особенностей строения осадочного чехла ВосточноИндийского хребта, детального сейсмостратиграфического и структурнотектонического анализа были обработаны и проинтерпретированы данные сейсмического профилирования, выполнено обобщение и проведен комплексный анализ имеющихся геолого-геофизических материалов, проанализированы литературные источники. В результате в осадочном чехле Восточно-Индийского хребта были выделены три сейсмических комплекса, соответствующие субаэральной - мелководной (СКЗ), переходной (СК2) и глубоководной (СК1) обстановкам осадконакопления, отражающие историю погружения хребта в

поствулканическое время. На фоне постепенного погружения выделяются три

20

этапа тектонической активности. Самый ранний проявляется на поствулканической стадии, сразу после излияния базальтов, формирующих цоколь хребта, и контролируется разломами исключительно в фундаменте. Возраст этих нарушений закономерно омолаживается в южном направлении, следуя возрастному тренду фундамента. При более поздних этапах, которые связаны с региональными изменениями кинематики движения литосферных плит, деформировался осадочный чехол. Проведенные исследования дополнили и существенно уточнили представления об эволюции Восточно-Индийского хребта в поствулканическое время. Результаты выполненного сейсмостратиграфического и структурно-тектонического анализов свидетельствуют скорее о формировании Восточно-Индийского хребта в результате вулканизма горячей точки Кергелен в области гигантского меридионального разлома, разделяющего Индийскую и Австралийскую литосферные плиты 40-80 млн. лет назад.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Статьи в периодических изданиях

1. Левченко О.В., Маринова Ю.Г., Сэгер В.В., Пол С.Ф., Фрей Ф.А., Прингл М.С., Мервин Е., Пиотровски А., Эйзин А.Е, Гаунтлетт Е., Хуан С., Кришна К.С., Гопала Рао Д. Новые геолого-геофизические данные о строении Восточно-Индийского хребта. // Докл. АН, 2010, том 434, №1. с. 1208-1213.

2. Маринова Ю.Г. Новые данные о структуре и тектонике Восточно-Индийского хребта по результатам рейса НИС «Роджер Ревелл» (2007г.) // Известия ВУЗов. Геология и разведка. 2011. №5. с. 12-17

3. Маринова Ю.Г. Сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла северной части Восточно-Индийского хребта. // Бюллетень МОИП. Отд. Геол. 2011. Т. 86, вып. 5. С. 21-29.

Статьи в сборниках

4. Маринова Ю.Г. Сейсмостратиграфия осадочного чехла Восточно-Индийского хребта // Геофизические методы исследования Земли и её недр: Материалы VII Международной научно-практической конкурс-конференции «Геофизика-2009». 5-9 октября 2009 г. Под ред. С.В. Аплонова, В.П. Кальварской, В.Н. Трояна. С,-Петерб.ун-т. Спб.: «Соло», 2010. с.83-86.

Тезисы докладов и материалы конференций

5. Levchenko О., Eisin A., Ivanenko A., Marinova J., Paul C.F., Sborshchikov I., Sager W.W. Detailed structure and tectonics of the Ninetyeast Ridge near Site ODP 758 (on

new geophysical data from KNOX06RR cruise of R/V Roger Revelle)// Eos Trans. AGU 15-19 December, 2008, 89(53), Fall Meet. Suppl., Abstract T51B-1875.

6. Маринова Ю. Г. Сейсмостратиграфия осадочного чехла Восточно-Индийского хребта. // Сбор. тез. докладов VII Международной научно-практической конкурс-конференция молодых специалистов «Геофизика 2009» 5-9 октября 2009 г. с. 287289.

7. Левченко О.В., Сборщиков И.М., Иваненко А.Н, Маринова Ю.Г. Строение Восточно-Индийского хребта по новым данным. // Геология морей и океанов: Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии 16-20 ноября 2009. Т. V. М.: ГЕОС, 2009. с. 76-80.

8. Маринова Ю.Г. Сейсмостратиграфия осадочного чехла северной части Восточно-Индийского хребта. // Геология морей и океанов. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. V. М.: ГЕОС, 2009. с. 90-94.

9. Маринова Ю.Г. Новые данные о структуре осадочного чехла ВосточноИндийского хребта // Тектоника и геодинамика складчатых поясов и платформ фанерозоя. Материалы XLIII Тектонического совещания. Том 2. М.: ГЕОС, 2010. с. 37-39.

10. Сборщиков И.М., Левченко О.В., Иваненко А.Н., Маринова Ю.Г. Тектоника хребта Девяностого градуса (Индийский океан) // Тектоника и геодинамика складчатых поясов и платформ фанерозоя. Материалы XLIII Тектонического совещания. Том 2. М.: ГЕОС, 2010. с. 238-239.

11. Маринова Ю.Г. Тектонические особенности Восточно-Индийского хребта. //

Природные катастрофы: Изучение, мониторинг, прогноз. Материалы V

Сахалинской молодежной научной школы 8-11 июня, 2010. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН. 2010. с. 114-116.

12. Маринова Ю.Г. Особенности разломной тектоники Восточно-Индийского хребта. // Современное состояние наук о Земле. Материалы международной конференции, посвящённой памяти Виктора Ефимовича Хайна, г. Москва,. - М.: Изд-во МГУ им. М.В.Ломоносова. 2011. с. 1227-1229.

13. Сборщиков И.М., Иваненко А.Н., Левченко О.В., Маринова Ю.Г. Тектоническая структура Хребта Девяностого Градуса и проблема его генезиса // Геология морей и океанов. Материалы XIX Международной научной конференции (Школы) по морской геологии, 14-18 ноября 2011 г. Москва. Т. V, с. 183-185.

22

ООО “Цифровичок”, тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-таП:гак@с/г.ги

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Маринова, Юлия Геннадьевна, Москва

61 12-4/62

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук

На правахлэукописи

МАРИНОВА ЮЛИЯ ГЕННАДЬЕВНА

Строение осадочного чехла Восточно-Индийского хребта (сейсмическая стратиграфия)

специальность 25.00.28 - Океанология

диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук

О.В. Левченко

Москва - 2012

Содержание

Список сокращений 4

1. Введение 5 Глава 1. Геолого-геофизическая изученность Восточно-Индийского хребта 10

1.1 .Рельеф дна Ю

1.2 .Осадочный чехол (НСП и бурение) 14

1.2.1 Исследования методом непрерывного сейсмического

профилирования 14

1.2.2 Глубоководное бурение 18

1.2.3 Сейсмическая стратиграфия 22

1.3 .Глубинное строение коры (метод ГСЗ) и поле силы тяжести 25

1.3.1 Глубинное строение коры (метод ГСЗ) 25

1.3.2 Поле силы тяжести 29

1.4 .Магнитное поле

1.5 .Тепловой поток 36

1.6 .Коренные породы (бурение и драгирование) 37

4?

1.7 .Сейсмичность ^

45

Выводы

Глава 2. Основные гипотезы происхождения Восточно-Индийского хребта 45

«л

Глава 3. Материалы и методика исследовании

3.1 Методика получения, обработки и интерпретации сейсмических данных54

3.2 Основы сейсмостратиграфического и структурно-тектонического

59

анализа

3.2.1 Сейсмостратиграфический анализ 59

3.2.2 Структурно-тектонический анализ 63

64

3.3. Морфологическии анализ Глава 4. Описание новых данных сейсмопрофилирования 69

4.1. Северный сегмент (17° с.ш - 7° ю.ш.) 69

70

4.1.1 Район скважины 217

4.1.2. Полигон 1 (скв.758) 75

4.1.3. Полигон 2 (скв.216) 82

4.2. Центральный сегмент (7° ю.ш. - 15° ю.ш.) 87

у

4.2.1. Полигон 3 и Полигон 4 88

4.2.2. Полигон 5 (скв.214) 92

4.3. Плато Осборн 96

4.4. Южный сегмент (15° ю.ш. - 33° ю.ш) 98

4.4.1 Полигон НИС «Зонне» (скв. 757) 99

4.4.2 Полигон 6 101

4.4.3. Полигон 7 (скв.253). 102 4.4.4 Район скв. 756 и 254 106

Глава 5. Сравнительный сейсмостратиграфический анализ северной, средней

и южной части Восточно-Индийского хребта 110 Глава 6. Структурно-тектонический анализ Восточно-Индийского хребта 120

7. Заключение 133

Список литературы 134

Y

Список сокращений

НИС - научно-исследовательское судно

б/с - буровое судно

и/с - исследовательское судно

НСП - непрерывное сейсмическое профилирование

скв. - скважина

CK - сейсмический комплекс

Программы глубоководного бурения: ODP - Ocean Drilling Program DSDP - Deep Sea Drilling Program

Введение

Актуальность работы. Восточно-Индийский хребет - самое протяженное поднятие на дне Мирового океана относится к «глыбовым» или «асейсмичным» хребтам. Протягиваясь более чем на 5000 км вдоль 90° в.д., хребет занимает ключевое положение в структуре северо-восточной части Индийского океана. В западной литературе его называют Хребтом Девяностого градуса (Ninetyeast Ridge). Вопрос происхождения Восточно-Индийского хребта является одним из актуальнейших в тектонике океанов. Для понимания его эволюции исключительно важную роль имеет выяснение строения осадочного чехла. Основные работы, посвященные осадочным комплексам хребта, базируются на геолого-геофизических данных, включая сейсмическое профилирование, полученных в 80-х гг. XX века. Сейсмостратиграфический анализ новых сейсмических материалов высокого разрешения, полученных на равномерно расположенных вдоль хребта полигонах, и обобщение имеющихся результатов других геофизических исследований и глубоководного бурения позволяет детализировать строение осадочного чехла и условия его формирования, а также сделать обоснованные выводы о тектонической эволюции Восточно-Индийского хребта и его геологической истории на поствулканическом этапе.

Цель работы. Основной целью работы было изучение строения осадочного чехла Восточно-Индийского хребта, включающее детальный сейсмостратиграфический и структурно-тектонический анализ, с объяснением основных формирующих процессов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Построение и анализ морфологических профилей вдоль и поперек простирания Восточно-Индийского хребта по данным спутниковой альтиметрии.

2. Обработка, интерпретация и анализ новых сейсмических данных, полученных на Восточно-Индийском хребте в рейсе KNOX06RR НИС «Роджер Ревелл» (2007 г., США), и 131 рейсе НИС «Зонне» (1998 г., Германия).

3. Интерпретация и анализ сейсмических данных, полученных ранее на Восточно-Индийском хребте в рейсах ИОРАН и других отечественных и зарубежных экспедициях.

4. Выделение в осадочном чехле Восточно-Индийского хребта опорных отражающих границ и сейсмокомплексов, их литолого-стратиграфическая

идентификация и определение их географического положения вдоль простирания хребта и генезиса.

5. Корреляция сейсмических разрезов с геологическими разрезами 9 скважин глубоководного бурения и составление единого сейсмогеологического профиля вдоль всего Восточно-Индийского хребта.

6. Построение структурных схем для 8 полигонов детальной сейсмической съемки.

7. Выделение разломов, определение их типов, простирания, времени заложения и природы.

Фактический материал и методика исследований. В основу работы положены новые данные, полученные на Восточно-Индийском хребте в рейсе KNOXOöRR американского НИС «Роджер Ревелл» в 2007 г. Между 5.5° с. ш. и 26° ю. ш была проведена батиметрическая съемка многолучевым эхолотом, драгирование, магнитометрия и многоканальное (48-канальное) сейсмическое профилирование на 7 полигонах. Также в работе были использованы оригинальные сейсмические данные 131 рейса немецкого НИС «Зонне» (1998г.). В работе подробно проанализированы материалы, полученные в рейсах Института океанологии РАН им. П.П. Ширшова (58 рейс НИС «Витязь» - 1976 г., 25 рейс НИС «Дмитрий Менделеев»-1980 г., 32 рейс НИС «Академик Курчатов»-1981 г.), СахНИИ или ИМГиГ - ДВНЦ РАН (24 рейс НИС «Пегас-1982 г.), НПО «Южморгеология» (Маскаренско-Австралийский геотраверз - 1986-1989 гг.), и материалы глубоководного бурения (сейсмические профили и разрезы 9 скважин) 22, 26 рейсов б/с «Гломар Челленджер» (1971 г., DSDP) и 121, 179 рейсов б/с «Джоидас Резолюшн» (1989 г.,1998 г., ODP). Для решения поставленных задач: проведена обработка и интерпретация данных сейсмического профилирования, заключающаяся в анализе волновой картины; выделены основные отражающие границы и сейсмокомплексы; выявлены особенности залегания слоев; выполнен сейсмостратиграфический анализ. Для этого временные сейсмические разрезы перестраивались в глубинные (использовались скорости из отчетов бурения). В результате их корреляции с разрезами скважин глубоководного бурения определялся возраст опорных отражающих границ. Для полигонов детальных исследований строились структурные схемы. Вдоль всего Восточно-Индийского хребта проводился структурно-тектонический анализ (выделение тектонических нарушений, определение их типа, времени заложения и генезиса).

Научная новизна работы

1. На основании геоморфологического анализа Восточно-Индийский хребет разделен на три сегмента: северный (17° с.ш. до 7° ю.ш.), центральный (7°- 15° ю.ш.) и южный (15°-33° ю.ш.).

2. Проведен сейсмостратиграфический анализ строения осадочной толщи Восточно-Индийского хребта на основании новых сейсмических данных высокого разрешения, с учетом полученных ранее результатов. Вдоль хребта выделены три сейсмических комплекса - СК1, СК2, СКЗ, непрерывно прослеживающиеся и омолаживающиеся к югу.

3. Выделены промежуточные отражающие границы внутри сейсмокомплексов: региональные в осадочном чехле вдоль всего хребта и локальные в отдельных сегментах.

4. Впервые проведена корреляция всех 9 скважин глубоководного бурения и сейсмических разрезов и составлен единый сейсмогеологический разрез с использованием современных подходов и программ (в предшествующих анализах более 35 лет назад использовались только 5 скважин).

5. Выделены многочисленные субвертикальные разломы в фундаменте, осадочном чехле на всем протяжении Восточно-Индийского хребта, определены их простирания разломов, возраст, построены структурные схемы и определены этапы тектонической активности хребта.

Практическая и теоретическая значимость работы. Новые данные о строении осадочного чехла актуальны для дальнейшего развития представлений о его природе и эволюции. Они имеют большое значение для расшифровки геологической истории всей восточной части Индийского океана. В прикладном аспекте они могут быть полезны при прогнозировании месторождений углеводородов в Бенгальском заливе. Защищаемые положения

1. Осадочный чехол Восточно-Индийского хребта состоит из трех сейсмических комплексов (СК), омолаживающихся в южном направлении. Нижний СКЗ (от К2ср на севере до Р23 на юге) - мелководный или субаэральный вулканогенно-осадочный комплекс; средний СК2 (от К2т-Р! до Р31) - переходный карбонатный комплекс; верхний СК1 (от Рг2-С1 до Рз2-С>) - глубоководный комплекс пелагических илов.

2. Осадочный чехол южного сегмента отличается от северного и центрального мощностями сейсмокомплексов, количеством опорных отражающих горизонтов и полным отсутствием перерывов в осадконакоплении.

3. В морфологии Восточно-Индийского хребта выделяются три сегмента: северный (17° с.ш. до 7° ю.ш.), центральный (7°-15° ю.ш.) и южный (15°-33° ю.ш.), каждый из которых характеризуется индивидуальным структурным рисунком. В северном преобладают разломы северо-восточного и северозападного простирания, в центральном - субширотного, в южном - северовосточного и субширотного.

4. В пределах Восточно-Индийского хребта выделяются несколько этапов тектонической активности различной природы. Первый этап проявляется на поствулканической стадии, сразу после излияния базальтов, формирующих цоколь хребта (поздний мел на севере, палеоцен в центральной части и средней эоцен в южной); второй (конец палеоцена - начало эоцена) и третий (поздний миоцен) связаны с этапами коллизии Индийской плиты с Евроазиатской.

Личный вклад автора. Автор обработал и проинтерпретировал с использованием современных программ новые сейсмические материалы общей протяженностью более 5000 км; проанализировал разрезы скважин глубоководного бурения и прокоррелировал их с сейсмическими профилями; обобщил полученные ранее геолого-геофизические материалы (опубликованные, фондовые материалы, Интернет-ресурсы); критически проанализировал отечественную и зарубежную литературу по проблеме; сделал окончательную интерпретацию на основе генерализации всех этих материалов.

Апробация работы. По результатам исследований автором лично сделаны 6 устных докладов на следующих конференциях: VII Международная практическая конференция молодых специалистов «ГЕОФИЗИКА-2009» (Санкт-Петербург, 2009), XVIII и IX Международные Научные Конференции (Школы) по морской геологии (Москва, 2009, 2011), XLIII Тектоническое совещание (Москва, 2010), V Сахалинская молодежная научная школа «Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» (Южно-Сахалинск, 2010) , Международная конференция "Современное состояние наук о Земле", посвященная памяти В. Е.Хаина (Москва, 2011); 2 постерных доклада были представлены на American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting (Сан-Франциско, 2008) и XLIII Тектоническом совещании

(Москва, 2010). Работа регулярно обсуждалась на семинарах лаборатории

сейсмостратиграфии.

Достоверность результатов.

Работа опирается на данные сейсмического профилирования высокого разрешения, обработка и анализ которых проведены в самых современных программных пакетах. Новейшие методы исследований позволили максимально подробно описать тонкую структуру осадков. Материалы исследований многократно обсуждались в открытых выступлениях на конференциях и семинарах и в публикациях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. Её объем составляет 145 страниц, включая 70 иллюстраций, 1 таблицу и 1 приложение. Список литературы состоит из 145 наименований, из них 70 иностранных.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю к.г.-м.н. Олегу Всеволодовичу Левченко за предоставление материалов для написания диссертации, а также за руководство, терпение и постоянное внимание на всех этапах подготовки работы. Автор благодарит за полезные консультации И.М. Сборщикова, И.О. Мурдмаа, А.Н. Иваненко, JI.P. Мерклина, C.JI. Никифорова, Е.В. Вержбицкого, A.A. Шрейдера, В.Н. Свальнова, Е.Г. Морозова, P.A. Ананьева, В.А. Путане, За плодотворные дискуссии автор признательна А.В.Старовойтову, Е.П. Дубинину, A.B. Тевелеву и А.Г. Рослякову (МГУ им. М.В.Ломоносова); М.А. Левитану и Н.М. Сущевской (ГЕОХИ РАН); A.A. Пейве, А.В.Артамонову (ГИН РАН), В.В. Юцису (Автономный университет штата Нуэво Леон, Мексика); В.Л. Ломтеву и В.Н. Патрикееву (ИМГиГ ДВНЦ РАН). Автор считает приятным долгом поблагодарить сотрудников кафедры региональной геологии и истории Земли геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова за постоянное и благожелательное внимание к работе. При написании диссертации автор чувствовала поддержку от коллег и друзей по лаборатории сейсмостратиграфии и благодарит их за это. Автор также благодарна своим друзьям, в особенности Е. В. Блиновой, за помощь в оформлении работы.

Отдельную благодарность за терпение, понимание и всестороннюю поддержку автор выражает своей семье.

Глава 1. Геолого-геофизическая изученность Восточно-Индийского хребта

В истории геолого-геофизических исследований Восточно-Индийского хребта можно выделить три основных периода. Первый (начальный), когда был открыт хребет и получены первые представления о его морфологии и структуре, охватывающий 60-е годы прошлого века, второй (основной) с 70-х. до начала 90-х годов, когда в ходе регулярных непрерывных отечественных и международных экспедиций были собраны основные геолого-геофизические данные, во многом до сих пор являющиеся оригинальными, и третий период, с начала 90-х годов по наши дни, когда исследования хребта проводятся эпизодически. Ниже приводятся основные представления о рельефе дна, структуре осадочного покрова, глубинном строении, геофизических характеристиках Восточно-Индийского хребта и слагающих его осадках и коренных породах, полученные в результате этих исследований.

Новые данные, полученные в рейсе KNOXO66RR НИС «Роджер Ревелл» (1907 г.), положены в основу данной работы и подробно рассматриваются в последующих разделах.

1.1 Рельеф дна.

Первое упоминание о существовании в восточной части Индийского океана подводной возвышенности в районе 13° и 15° ю.ш. и 86° и 89° в.д. относятся к началу XX в. [Admiralty, 1902]. Через несколько лет работами с судна «Инвестигейтор» на востоке Бенгальского залива был выявлен меридиональный хребет протяжённостью 350 миль и шириной 1890 миль, названный в честь руководителя этой экспедиции хребтом Карпентера [Seymour-Sewell, 1925]. О возможном существовании относительно мелководных участков дна в районе 90° в.д. и 20° ю.ш. писал JI. Мёллер [Moller, 1929]. В результате появления новых батиметрических данных Т. Стоке [Stocks, 1960] высказал предположение о том, что хребет Карпентера в действительности является значительно более протяжённым и продолжается из Бенгальского залива на юг вплоть до 18° ю.ш. Во время 35-го рейса НИС «Витязь» в 1962 г после проведения дополнительных исследований был сделан окончательный вывод о существовании единого

грандиозного субмеридионального подводного хребта, непрерывно протягивающегося от Бенгальского залива (17° с.ш.) на севере до 33° ю.ш. на юге [Безруков, Канаев, 1963]. В российской литературе этот хребет называется Восточно-Индийским, а в иностранной - хребтом Девяностого градуса.

К середине 80-х годов было получено свыше 20 поперечных эхолотных профилей, показывающих разнообразие морфологии хребта по простиранию. Во время 54-го и 58-го рейса НИС «Витязь» были выполнены эхолотные профили вдоль вершинной поверхности Восточно-Индийского хребта, а также полигонные съемки его отдельных участков [Милановский, 1984]. В результате обобщения батиметрических данных построена карта рельефа дна [Геолого-геофизический атлас Индийского океана, 1977] и геоморфологии Восточно-Индийского хребта [Затонский, Турко, 1981]. В 1982 г вышло в свет 5-е издание Генеральной батиметрической карты океанов (ГЕБКО), на основе которой Удинцев детально описал рельеф Восточно-Индийского хребта [Удинцев, 1987].

Таким образом, за столетний период изучения рельефа Восточно-Индийский хребта выяснено, что он является одной из крупнейших структур дна Индийского океана. Хребет представляет собой линейное поднятие дна океана, протягивающееся субмеридионально вдоль 90° в.д. и имеет среднюю ширину 200 км и длину около 5000 км (рис. 1).

Восточно-Индийский хребет входит в субпараллельную систему разломов, фиксирующихся в восточной части Индийского океана. В эту систему входят разломы Индира, Индрани, разлом 85°, Инвестигейтор и другие.