Бассейн Вудларк — это молодой геологический структурный бассейн , расположенный в юго-западной части Тихого океана , к юго-востоку от островного государства Папуа — Новая Гвинея . Бассейн представляет собой экстенсиональный бассейн, который активно расширяется и имеет центр спрединга морского дна . Бассейн образовался между тогдашней Индо-Австралийской плитой и Соломоновой микроплитой , создав в настоящее время независимую плиту Вудларк . Бассейн Вудларк имеет сложную геологическую историю, насчитывающую двадцать миллионов лет с момента первоначального открытия бассейна, но большая часть спрединга произошла за последние 3,6 миллиона лет.
Субдукция под Новобританским желобом на севере и северной частью Сан-Кристобальской впадины на востоке в бассейне Вудларк необычна, поскольку новая кора очень молодая и легкая в отличие от большей части океанической коры, которая подвергается субдукции и которая является более старой и имеет более высокую плотность с более высокой осадочной нагрузкой.
Бассейн Вудларк [1] [2] [Примечания 1] расположен между архипелагом Луизиада у юго-восточного побережья Новой Гвинеи , с островом Вудларк к северу и северными Соломоновыми островами .
Историческая Индо-Австралийская плита [Примечание 2] и Тихоокеанская плита имели косую конвергенцию . Это когда две тектонические плиты сходятся и сталкиваются под странным углом, а не лоб в лоб, как это было со времени образования бассейна. Примером косой конвергенции может быть ситуация, когда плита, движущаяся на север, сталкивается с другой плитой, движущейся на восток, что приводит к транспрессионному режиму . Подавляющее сопротивление доминирующей Тихоокеанской плиты заставило Соломонову микроплиту отделиться от Индо-Австралийской плиты, создав мегазону сдвига между двумя плитами, состоящую по крайней мере из двух микроплит. [3] Эта зона сдвига была названа разломом Нубара , [4] разломами Нубара [5] или трансформным разломом Нубара [6] [7] , который проходит вдоль восточной части поднятия Вудларк, которое разделяет по крайней мере две микроплиты, а именно плиту Соломонова моря и плиту Вудларк. [4] Это означает, что область разлома Нубара является единственной из четырех сторон плиты Соломоновых островов, которая в настоящее время не подвергается субдукции. [8] Пассивный рифтинг и спрединг морского дна в бассейне Вудларк создали плиту Вудларк в северной части бассейна как отдельную микроплиту от нынешней Австралийской плиты . Западный конец бассейна Вудларк все еще рифтует по направлению к краю Новой Гвинеи . [9] Поднятие Поклингтона и впадина Плокингтона отделяют бассейн Вудларк от старых центров субдукции и спрединга на Австралийской плите, существовавших до 20 миллионов лет назад. [6] [Примечания 3]
Отличительной чертой бассейна Вудларк, которую исследовали ученые и исследователи, является переход от континентального рифтинга к спредингу морского дна. Рифтинг на западном конце бассейна отделил поднятие Вудларк от поднятия Поклингтона. [10] [4] Бассейн Вудларк является одним из немногих мест на Земле, где ученые могут активно изучать этот переход. [11] Это один из немногих океанических бассейнов, который был полностью систематически нанесен на карту, что привело к уточнению тектонической модели за последние 50 лет. [12] В результате такого понимания здесь и в других местах к 2009 году стало известно, что первоначальное спрединговое смещение разлома от спредингового центра обычно не является трансформным и что трансформные разломы развиваются после начала спрединга морского дна. Для решения этой проблемы потребовалось 40 лет после того, как впервые была понята важность трансформных разломов для теории тектоники плит. [10]
В районе бассейна, к западу от него, наблюдалось необычайно быстрое размещение, со скоростью более 1–2 см/год (0,39–0,79 дюйма/год) по вертикали, самых молодых пород возрастом от семи до пяти миллионов лет в комплексах метаморфических ядер и гнейсовых куполах. [6]
В восточной котловине вдоль линии спрединга морского дна есть активные гидротермальные источники. Особенно активный регион был обнаружен в 2019 году и называется полем вентиляционных отверстий Ла Скала на глубине более 3,3 км (2,1 мили). [13] Геологические образцы из темных дымящихся труб показали отсутствие типичного обогащения золотом или свинцом, обнаруженного в жерлах в задуговых обстановках (то есть в отличие от гораздо более старых гидротермальных источников в самых западных частях бассейна), и согласуется с гидротермальными полями, связанными с базальтами вдоль срединно-океанических хребтов в других местах. [14]
Бассейн Вудларк очень молод и начал распространяться только около 3 миллионов лет назад, так что в бассейне очень мало осадков по сравнению с большинством океанических бассейнов . Они могут иметь тысячи метров осадочного заполнения вблизи континентальных окраин. Бассейн имеет максимальную толщину 1500 метров осадочного заполнения в самой глубокой части грабена Северного Морсби, однако большая часть бассейна покрыта менее чем 1000 метрами осадков. [11] Восточные вулканические породы бассейна вблизи его центра распространения покрыты только тонким слоем осадочной пыли, состоящей из глины, содержащей наноископаемые. [14] Это отлично подходит для исследователей, поскольку различные особенности, такие как разломы и центры распространения, можно легко увидеть на спутниковых снимках бассейна из-за отсутствия накопления осадков. [11]
Базальты , базальтовые андезиты, андезиты и гидротермальный оксид железа были извлечены из подводных гор Франклин, Чешир и Добу в самой западной части Вудларк. [15] Образцы из подводной горы Чешир в западной части бассейна Вудларк были интенсивно гидротермально изменены от исходного андезитового до риолитового состава с ростом кварца, с течением времени магматическими процессами, окремнением , хлоритизацией , образованием иллита , серицитовым изменением , заменой плагиоклаза альбитом и сульфидированием, связанным с концентрацией драгоценных металлов и других минералов. [15]
На востоке в центре спрединга обнаружен толеитовый базальт, похожий по составу на базальт срединно-океанического хребта (MORB), с наблюдением за отложениями холодной подушечной лавы. [14] Там, где бассейн Вудларк погружается на северо-восток под острова Нью-Джорджия в деформации, связанной с северным прогибом Сан-Кристобаль, [16] относительно легкая плита, состоящая из недавнего океанического базальта, остается неглубокой. Она, предположительно, плавится при контакте с мантией и образует множество дуговых вулканов западных Соломоновых островов. [17] Исключением может быть вулкан острова Саво , который, как постулируется, связан с 200-километровой (120 миль) старой плитой Тихоокеанской плиты с ее связанными глубокими землетрясениями, которые лежат под южными частями пролива Нью-Джорджия. [17]
Местная тектоника обусловлена косой конвергенцией современных Тихоокеанской и Австралийской плит со скоростью около 11 см/год (4,3 дюйма/год) вблизи восточной части Папуа-Новой Гвинеи. [15] Это создает один из полюсов Эйлера для региона вблизи западного побережья Новой Гвинеи между Порт-Морсби и Худ-Пойнт на юге. [18] Самое последнее изменение направления распространения центра распространения бассейна Вудларк произошло около 450 000 лет назад, а замедление скорости дивергенции произошло около 200 000 лет назад. [19]
Бассейн Вудларк изначально начал открываться как сфенохазм с полюсом около оконечности восточной Папуа около 20 миллионов лет назад. [6] [7] Это было вызвано левосторонним сдвигом в регионе, вызванным изменением относительного полюса движения Индо -Австралийской плиты и Тихоокеанской плиты. Бассейн открылся всего на несколько градусов в это время, а затем остановился на хороший период времени. [6] Густо осадочные впадины к югу от бассейна Вудларк (например, впадина Поклингтона и впадина Реннелла) являются остатками палеогеновой субдукции на север исторической Индо-Австралийской плиты. [8] Дистальный к северо-востоку Северо-Соломонов прогиб, за Соломоновыми островами от бассейна Вудларк, имел южную субдукцию Тихоокеанской плиты, которая закончилась 10 миллионов лет назад. [8]
Рифтообразование возобновилось во всем бассейне около 3 миллионов лет назад, судя по данным магнитной аномалии. Затем около 1 миллиона лет назад центр спрединга в западном бассейне сместился к поднятию Вудларк. [7] Поднятие Вудларк является северной частью бассейна Вудларк, которая отделяет бассейн от граничащего с ним Соломонова моря на севере. [20] Этот спрединговый рифт отмечает южную границу Соломоновой плиты, которая ограничена зонами субдукции на севере и востоке ( Новая Британия и северный Соломонов желоб (например, Северо-Соломонов желоб) соответственно), а на западе - границей комбинированного сдвигово-сдвигового рифтинга (падения-сдвига) в восточной части Папуа (Новая Гвинея). Решение векторного треугольника вблизи тройной точки Соломонов желоб-Вудларк рифт дает поддвиг Соломоновой плиты под Северо-Соломонов желоб в северо-восточном направлении со скоростью около 11 сантиметров в год. [7] Однако при дальнейшем моделировании последствия несколько изменились.
Недавняя наиболее подходящая модель предполагает, что в Тробриандском прогибе, который находится на южной стороне Соломоновой плиты, продолжается некоторая субдукция. [21] [Примечания 3] Эта модель, по-видимому, объясняет относительное отсутствие мелкой сейсмической активности, за исключением средней области Тробриандского прогиба. [22] [8] Исторически должна была существовать дополнительная Тробриандская плита, движущаяся независимо от Австралийской и Соломоновой плит, [4] [23] и она все еще будет существовать, если между ней и Соломоновой плитой будет происходить активная субдукция. [12]
Микроплита Соломона в настоящее время немного движется на северо-запад со скоростью 4,5 см/год (1,8 дюйма/год), поэтому тектоника микроплиты Вудларк несет большую часть этого северо-восточного движения, если точкой отсчета является неподвижная Австралийская плита. [16] Относительно микроплиты Вудларк, на рисунке 2 показана каждая из тектонических плит, окружающих бассейн Вудларк, вместе с относительным движением плит и направлением, в котором каждая плита движется на исторической трехплитной модели для региона, которая, за исключением векторов движения, больше не является общепринятой. [4] [21] Однако до менее чем десятилетие назад вносились уточнения. [24] Тем не менее, трансформный разлом Нубара к северу от впадины допускает движение со скоростью 0,93–0,95 см/год (0,37–0,37 дюйма/год) [25] [18] , а Австралийская плита движется с юга со скоростью 2,09 см/год (0,82 дюйма/год) на западе и 4,02 см/год (1,58 дюйма/год) на восточной стороне впадины.
Вопросы меняются для размера Соломоновой плиты с созданием постулируемой все еще активной Тробриандской плиты в 4 плитах, 7 тройных соединениях, решении локальной сложной тектоники. [4] Северо-западная часть Тробриандской плиты в такой модели движется на юго-восток в сторону Австралии со скоростью 1,21 см/год (0,48 дюйма/год). [4] [18] Нагорье Новой Гвинеи принимает соединение плит с Австралийской плитой, которое в текущей трехплитной модели было отнесено к Соломоновой плите. В горной местности из-за расположения системного полюса происходит переход, так что к восточному концу Папуасского полуострова Австралийская плита движется на север в сторону Тробриандской плиты со скоростью 1,57 см/год (0,62 дюйма/год). [18] Тройное соединение западной плиты Вудларк с плитой Тробриан и Австралийской плитой приводит к тому, что плита Вудларк движется в восточном направлении со скоростью около 0,95 см/год (0,37 дюйма/год), а впадина Тробриан поглощает около 0,45 см/год (0,18 дюйма/год) субдукции. [21] [18]
Определенная субдукция наблюдается в желобе Новой Британии, где морская кора моря Соломона погружается на север под Новую Британию и Бугенвиль в зоне субдукции Новой Британии . [8] Австралийская плита погружается на восток и север под Гуадалканал и Сан-Кристобаль в желобе Сан-Кристобаль. [8] В обоих случаях это приводит к нормальному сбросообразованию на погружающейся плите, мелкому сбросообразованию под преддугой и крутопадающим зонам Вадати-Бениоффа , простирающимся до глубины 200 км (120 миль), с активными дуговыми вулканами на поверхности. [17] Между ними бассейн Вудларк погружается на северо-восток под острова Новая Джорджия , но здесь фронт деформации не имеет изогнутого внешнего подъема и батиметрического желоба. [8]
Бассейн Вудларк — одно из немногих мест на Земле, где есть активные малоугловые нормальные разломы . [6] Малоугловой нормальный разлом — это нормальный разлом, который имеет падение менее тридцати градусов (падение < 30°). Это тема, которая в настоящее время активно обсуждается, парадокс малоуглового нормального разлома . Малоугловые нормальные разломы были предложены в качестве ключевой структурной особенности растяжения земной коры. [26] В бассейне Вудларк активные малоугловые нормальные разломы имеют падение между 15°-35° и все расположены в небольшом диапазоне от 150,5° в. д. до 152,5° в. д. [27] Это область в бассейне Вудларк, где спрединг морского дна делает переход к континентальному рифтогенезу . [27] Однако некоторые ученые не верят, что малоугловые нормальные разломы активно существуют в мире. Вместо этого они полагают, что малоугловые нормальные разломы, охарактеризованные на сегодняшний день, являются старыми нормальными разломами, которые больше не активны и были повернуты в другую ориентацию. Это заставило бы обычный разлом выглядеть как пологий нормальный разлом, который больше не активен.
Бассейн Вудларк активно расширяется в основном в северном и южном направлении через свой центр, в ориентации восток-запад в процессе, который начался около 3,6 миллионов лет назад. Большая часть морского дна была сформирована, как определено магнитными исследованиями. [12] Центры спрединга смещены трансформными разломами, создавая пять сегментов, [16] это приводит к тому, что центр спрединга неравномерно по всему бассейну. Есть два более крупных трансформных разлома, называемых соответственно трансформой Морсби в середине бассейна и трансформой Симбо на дальнем восточном конце центра спрединга. [16] Скорость спрединга в восточной части бассейна в 6,7 см/год (2,6 дюйма/год) значительно выше, чем скорость спрединга в 3,8 см/год (1,5 дюйма/год) на западной стороне бассейна. [28] [16] Спутниковые изображения помогли визуально определить, что скорости спрединга по всему бассейну неравномерны, до проведения полных исследований глобального позиционирования. [28] Поскольку восточная сторона бассейна открылась гораздо быстрее, чем западная, с разделением в трансформном разломе Морсби, на западе находится более мелкое морское дно, а на востоке — осевой грабен , [16] который примерно на 500 м (1600 футов) глубже, чем западный бассейн. [12] Это легко увидеть только на спутниковых снимках из-за относительно небольшого количества осадочных отложений, накопленных в бассейне. [11]
Исторически распространение морского дна к западу от трансформы Морсби началось лишь 4–2 миллиона лет назад, после дугового вулканизма, который сопровождал поднятие как гнейсовых куполов островов Д'Антркасто , так и массива Саклинг -Дейман полуострова Пупуан в Новой Гвинее. [23] Также известно, что до 4 миллионов лет назад распространение морского дна в бассейне Вудларк достигало 240 км (150 миль) к востоку от трансформы Симбо, где оно заканчивается сегодня. [23]
В настоящее время бассейн не исследуется ни одной крупной компанией, которая ищет природные ресурсы. Из-за чрезвычайно молодого возраста бассейна Вудларк (менее 5 миллионов лет) у бассейна не было достаточно времени для формирования значительных объемов природных ресурсов, таких как нефть и газ.
Поскольку восточная часть бассейна Вудларк старше, чем нынешние активные центры распространения соседних бассейнов Лау и Северный Фиджи , он может выступать в качестве центра распространения биоразнообразия для современной фауны гидротермальных источников. [29] Alviniconcha spp. тип морских улиток (гастроподов), связанных с горячими источниками, экологически разнообразен 20 миллионов лет назад и был обнаружен в гидротермальных источниках бассейна Вудларк. [16] Бактерии в нижней части пищевой цепи являются окислителями сульфида , но в отличие от некоторых других сообществ источников есть доказательства того, что они используют как цикл Кальвина-Бенсона-Бассама (CBB) , так и альтернативы обратного цикла Кребса . [29] Была охарактеризована особенно богатая фауна, и другие обнаруженные виды включают: [29]