Das Woodlark-Becken ist ein junges geologisches Strukturbecken im südwestlichen Pazifik , südöstlich des Inselstaates Papua-Neuguinea . Es handelt sich um ein Dehnungsbecken mit aktiver Ausbreitung und einem ozeanischen Bodenspreizungszentrum . Das Becken entstand zwischen der damaligen Indo-Australischen Platte und der Salomonen-Mikroplatte, wodurch die heute eigenständige Woodlark-Platte gebildet wurde. Die geologische Geschichte des Woodlark-Beckens ist komplex und reicht bis zu 20 Millionen Jahre zurück, bis zur anfänglichen Öffnung des Beckens. Der größte Teil der Ausbreitung fand jedoch in den letzten 3,6 Millionen Jahren statt.

Die Subduktion unter dem New Britain Trench im Norden und dem nördlichen San Cristobal Trough im Osten im Woodlark Basin ist ungewöhnlich, weil die neue Kruste sehr jung und leicht ist, im Gegensatz zu der meisten ozeanischen Kruste, die subduziert wird und älter ist, eine höhere Dichte und eine höhere Sedimentfracht aufweist.

Geographischer Kontext

Das Woodlark-Becken [ 1 ] [ 2 ] [ Anmerkung 1 ] liegt zwischen dem Louisiade-Archipel vor der Südostküste Neuguineas , mit der Woodlark-Insel im Norden und den nördlichen Salomonen .

Geologie

Die historische Indo-Australische Platte [ Anmerkungen 2 ] und die Pazifische Platte weisen eine schräge Konvergenz auf . Dies bedeutet, dass zwei tektonische Platten in einem ungewöhnlichen Winkel aufeinandertreffen, anstatt frontal, wie es seit der Entstehung des Beckens der Fall war. Ein Beispiel für schräge Konvergenz wäre die Kollision einer nach Norden driftenden Platte mit einer nach Osten driftenden Platte, was zu einer Transpression führt . Die enorme Zugkraft der darüber liegenden Pazifischen Platte bewirkte, dass sich die Salomonen-Mikroplatte von der Indo-Australischen Platte abspaltete. Dadurch entstand eine riesige Scherzone zwischen den beiden Platten, die aus mindestens zwei Mikroplatten besteht. [ 3 ] Diese Scherzone trägt den Namen Nubara-Verwerfung [ 4 ] , Nubara-Verwerfungen [ 5 ] oder Nubara-Transformverwerfung [ 6 ] [ 7 ]. Sie verläuft entlang des östlichen Teils des Woodlark-Rückens und trennt mindestens zwei Mikroplatten: die Salomonen-See-Platte und die Woodlark-Platte. [ 4 ] Dies bedeutet, dass die Nubara-Verwerfungsregion die einzige der vier Seiten der Salomonenplatte ist, die derzeit nicht subduziert wird. [ 8 ] Die passive Riftbildung und die Ozeanbodenspreizung im Woodlark-Becken haben im nördlichen Teil des Beckens die Woodlark-Platte als separate Mikroplatte von der heutigen Australischen Platte hervorgebracht . Das westliche Ende des Woodlark-Beckens driftet weiterhin in Richtung des Randes von Neuguinea . [ 9 ] Der Pocklington-Rücken und der Plockington-Graben trennen das Woodlark-Becken von den alten Subduktions- und Spreizungszentren der Australischen Platte, die vor mehr als 20 Millionen Jahren bestanden. [ 6 ] [ Anmerkungen 3 ]

Ein besonderes Merkmal des Woodlark-Beckens, das Wissenschaftler und Forscher untersuchten, ist der Übergang von kontinentaler Riftbildung zur Ozeanbodenspreizung. Die Riftbildung am westlichen Ende des Beckens hat die Woodlark-Schwelle von der Pocklington-Schwelle getrennt. [ 10 ] [ 4 ] Das Woodlark-Becken ist einer der wenigen Orte auf der Erde, an denen Wissenschaftler diesen Übergang aktiv erforschen können. [ 11 ] Es ist eines der wenigen Ozeanbecken, das vollständig systematisch kartiert wurde, was in den letzten 50 Jahren zu einer Verfeinerung tektonischer Modelle geführt hat. [ 12 ] Dank dieser Erkenntnisse, die hier und anderswo gewonnen wurden, war 2009 bekannt, dass die anfängliche Versatzverwerfung von einem Spreizungszentrum aus in der Regel nicht transform ist und dass sich Transformverwerfungen erst nach Beginn der Ozeanbodenspreizung entwickeln. Es dauerte 40 Jahre, bis diese Frage geklärt war, nachdem die Bedeutung von Transformverwerfungen für die Theorie der Plattentektonik erstmals erkannt worden war. [ 10 ]

Im westlichen Teil des Beckens kam es zu einer ungewöhnlich schnellen vertikalen Platzierung der jüngsten, sieben bis fünf Millionen Jahre alten Gesteine ​​in metamorphen Kernkomplexen und Gneisdomen mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1–2 cm/Jahr (0,39–0,79 Zoll/Jahr) . [ 6 ]

Im östlichen Becken entlang der Linie der Ozeanbodenspreizung befinden sich aktive hydrothermale Quellen. Eine besonders aktive Region wurde 2019 entdeckt und trägt den Namen La Scala Vent Field in über 3,3 km Tiefe. [ 13 ] Geologische Proben aus den dunklen, rauchenden Schloten zeigten das Fehlen der typischen Gold- oder Bleianreicherung, die in Quellen in Backarc-Becken vorkommt (d. h. im Gegensatz zu den viel älteren hydrothermalen Quellen im äußersten Westen des Beckens). Dies deckt sich mit den Befunden basaltbezogener hydrothermaler Felder entlang mittelozeanischer Rücken in anderen Gebieten. [ 14 ]

Sedimente

Das Woodlark-Becken ist sehr jung und begann sich erst vor etwa 3 Millionen Jahren auszudehnen. Daher enthält es im Vergleich zu den meisten Ozeanbecken nur sehr wenig Sediment . In der Nähe von Kontinentalrändern können sich dort Tausende Meter Sediment ablagern. Im tiefsten Abschnitt des North-Moresby-Grabens erreicht die Sedimentablagerung eine maximale Mächtigkeit von 1500 Metern, der größte Teil des Beckens ist jedoch mit weniger als 1000 Metern Sediment bedeckt. [ 11 ] Die vulkanischen Gesteine ​​im östlichen Becken nahe dem Spreizungszentrum sind lediglich von einer dünnen Sedimentschicht aus nanofossilhaltigem Ton bedeckt. [ 14 ] Dies ist für die Forschung von großem Vorteil, da verschiedene Strukturen wie Verwerfungen und Spreizungszentren aufgrund der geringen Sedimentablagerungen auf Satellitenbildern des Beckens gut erkennbar sind. [ 11 ]

Vulkane

Basalte , basaltischer Andesit, Andesit und hydrothermale Eisenoxide wurden von den Franklin-, Cheshire- und Dobu-Seamounts im westlichsten Teil des Woodlark-Beckens gewonnen. [ 15 ] Proben vom Cheshire-Seamount im westlichen Woodlark-Becken zeigten eine intensive hydrothermale Alteration von ursprünglich andesitischer zu rhyolithischer Zusammensetzung mit Quarzwachstum. Diese Alteration ist auf magmatische Prozesse, Verkieselung , Chloritisierung , Illitbildung , serizitische Alteration , die Verdrängung von Plagioklas durch Albit und Sulfidierung zurückzuführen, die mit der Anreicherung von Edelmetallen und anderen Mineralien einherging. [ 15 ]

Im Osten, am Spreizungszentrum, findet sich tholeiitischer Basalt, dessen Zusammensetzung dem mittelozeanischen Rückenbasalt (MORB) ähnelt , zusammen mit kalten Kissenlavaablagerungen. [ 14 ] Dort, wo das Woodlark-Becken im Zuge der Deformation des nördlichen San-Cristóbal-Grabens nordöstlich unter die New-Georgia-Inseln subduziert wird , [ 16 ] bleibt die relativ leichte Platte aus jungem ozeanischem Basalt flach. Sie schmilzt vermutlich beim Kontakt mit dem Erdmantel und bildet so die zahlreichen Inselbogenvulkane der westlichen Salomonen. [ 17 ] Eine Ausnahme bildet möglicherweise der Vulkan auf Savo Island , der vermutlich mit einer 200 km tiefen, alten pazifischen Plattenplatte und den damit verbundenen tiefen Erdbeben in Verbindung steht, die unter den südlichen Teilen des New-Georgia-Sunds liegen. [ 17 ]

Tektonik

Abbildung 2: Karte des bisherigen Verständnisses [ 9 ] der komplexen Plattentektonik in der Region um das Woodlark-Becken (innerhalb des roten Rechtecks). Für ein aktualisiertes Verständnis der Tektonik siehe den Artikeltext.
Karte
Ungefähre Oberflächenprojektion einiger wichtiger tektonischer Strukturen im oder nahe dem Woodlark-Becken auf den Pazifischen Ozean (hellblaue Schattierung). Aktive Tiefseegräben sind als blaue Linien dargestellt (z. B. der Neubritannien-Graben in der Mitte), mutmaßlich inaktive Tiefseegräben als hellblaue Linien. Vermutete aktive tektonische Divergenzgrenzen/Spreizungszonen sind gelb markiert. Rücken und vermutete aktive tektonische Transformstörungen sind zur Vereinfachung der Karte nicht dargestellt. Informationen zu Plattengrenzen finden Sie in den Artikeln zur Woodlark-Platte , zur Salomonen-Platte und zur Trobriand-Platte . Durch Klicken und anschließendes Überfahren mit der Maus werden die Namen der Strukturen angezeigt.

Die lokale Tektonik wird durch die schräge Konvergenz der heutigen Pazifischen und Australischen Platte mit etwa 11 cm/Jahr (4,3 Zoll/Jahr) nahe Ost-Papua-Neuguinea angetrieben. [ 15 ] Dadurch entsteht einer der Euler-Pole für die Region nahe der Westküste Neuguineas zwischen Port Moresby und Hood Point im Süden. [ 18 ] Die letzte Änderung der Spreizungsrichtung des Spreizungszentrums des Woodlark-Beckens erfolgte vor etwa 450.000 Jahren, wobei sich die Divergenzrate vor etwa 200.000 Jahren verlangsamte. [ 19 ]

Das Woodlark-Becken begann sich vor etwa 20 Millionen Jahren als Sphenochasm mit einem Pol nahe der Ostspitze Papua zu öffnen. [ 6 ] [ 7 ] Ursache hierfür war eine linksseitige Scherung in der Region, die durch eine Veränderung des relativen Bewegungspols der Indo-Australischen und der Pazifischen Platte ausgelöst wurde. Das Becken öffnete sich zunächst nur um wenige Grad und kam dann für längere Zeit zum Stillstand. [ 6 ] Die mächtig sedimentierten Trogbecken südlich des Woodlark-Beckens (z. B. Pocklington-Trog und Rennell-Trog) sind Überreste der paläogenen, nordwärts gerichteten Subduktion der historischen Indo-Australischen Platte. [ 8 ] Der distale bis nordöstliche Nord-Solomon-Trog, jenseits der Salomonen vom Woodlark-Becken, entstand durch die südwärts gerichtete Subduktion der Pazifischen Platte, die vor 10 Millionen Jahren endete. [ 8 ]

Die Grabenbildung setzte vor etwa 3 Millionen Jahren im gesamten Becken wieder ein, wie magnetische Anomalien belegen. Vor etwa 1 Million Jahren verlagerte sich das Spreizungszentrum im westlichen Becken zur Woodlark-Schwelle. [ 7 ] Die Woodlark-Schwelle bildet den nördlichen Teil des Woodlark-Beckens und trennt dieses von der nördlich angrenzenden Salomonensee. [ 20 ] Dieser Spreizungsgraben markiert die südliche Grenze der Salomonenplatte, die im Norden und Osten von Subduktionszonen (dem Neubritannien- Graben bzw. dem nördlichen Salomonengraben) und im Westen von einer kombinierten Blattverschiebungs- und Abschiebungzone im östlichen Papua (Neuguinea) begrenzt wird. Eine Vektordreieckslösung nahe dem Tripelpunkt Salomonengraben-Woodlark-Graben ergibt eine Unterschiebung der Salomonenplatte unter den nördlichen Salomonengraben in nordöstlicher Richtung mit etwa 11 Zentimetern pro Jahr. [ 7 ] Die Ergebnisse ändern sich jedoch mit späteren Modellierungen leicht.

Ein aktuelles Best-Fit-Modell deutet auf eine anhaltende Subduktion im Trobriand-Graben hin, der sich an der Südseite der Salomonenplatte befindet. [ 21 ] [ Anmerkung 3 ] Dieses Modell scheint die relative Abwesenheit flacher Erdbebenaktivität, mit Ausnahme des mittleren Bereichs des Trobriand-Grabens, zu erklären. [ 22 ] [ 8 ] Historisch gesehen muss eine zusätzliche Trobriand-Platte existiert haben, die sich unabhängig von der australischen und der Salomonenplatte bewegte, [ 4 ] [ 23 ] und sie wird weiterhin existieren, wenn zwischen ihr und der Salomonenplatte eine aktive Subduktion stattfindet. [ 12 ]

Die Solomon-Mikroplatte bewegt sich derzeit leicht nach Nordwesten mit 4,5 cm/Jahr (1,8 Zoll/Jahr). Die Woodlark-Mikroplattentektonik trägt einen Großteil dieser nordöstlichen Bewegung, wenn man die australische Platte als Bezugspunkt nimmt. [ 16 ] Abbildung 2 zeigt die tektonischen Platten, die das Woodlark-Becken umgeben, relativ zur Woodlark-Mikroplatte sowie ihre relative Plattenbewegung und -richtung. Diese basieren auf einem historischen Drei-Platten-Modell für die Region, das – abgesehen von den Bewegungsvektoren – heute nicht mehr allgemein anerkannt ist. [ 4 ] [ 21 ] Bis vor weniger als zehn Jahren wurden jedoch noch Verfeinerungen vorgenommen. [ 24 ] Trotzdem nimmt die Nubara-Transformstörung nördlich des Beckens eine Bewegung von 0,93–0,95 cm/Jahr (0,37–0,37 Zoll/Jahr) auf, [ 25 ] [ 18 ] und die australische Platte bewegt sich von Süden her mit 2,09 cm/Jahr (0,82 Zoll/Jahr) im Westen und 4,02 cm/Jahr (1,58 Zoll/Jahr) im Osten des Beckens.

Die Größe der Salomonenplatte ändert sich mit der Annahme einer weiterhin aktiven Trobriand-Platte in einem Vier-Platten- und Sieben-Platten-Tripelpunktmodell, das die lokale komplexe Tektonik erklärt. [ 4 ] In diesem Modell bewegt sich der nordwestliche Teil der Trobriand-Platte mit 1,21 cm/Jahr (0,48 Zoll/Jahr) nach Südosten in Richtung Australien. [ 4 ] [ 18 ] Im Hochland von Neuguinea befindet sich der Plattengrenzpunkt zur Australischen Platte, der in einem aktuellen Drei-Platten-Modell der Salomonenplatte zugeordnet wurde. Aufgrund der Lage des äquatorialen Pols im Hochland findet ein Übergang statt, sodass sich die Australische Platte am östlichen Ende der Papua-Halbinsel mit 1,57 cm/Jahr (0,62 Zoll/Jahr) nach Norden in Richtung der Trobriand-Platte bewegt. [ 18 ] Am Dreifachpunkt der westlichen Woodlark-Platte mit der Trobriand-Platte und der Australischen Platte bewegt sich die Woodlark-Platte mit etwa 0,95 cm/Jahr (0,37 Zoll/Jahr) in östlicher Richtung, während der Trobriand-Graben etwa 0,45 cm/Jahr (0,18 Zoll/Jahr) Subduktion absorbiert. [ 21 ] [ 18 ]

Am Neubritanniengraben findet derzeit eine eindeutige Subduktion statt. Dort taucht die Meeresbodenkruste der Salomonensee in der Neubritannien-Subduktionszone nach Norden unter Neubritannien und Bougainville ab . [ 8 ] Die Australische Platte taucht am San-Cristóbal-Graben nach Osten und Norden unter Guadalcanal und San Cristóbal ab. [ 8 ] In beiden Fällen führt dies zu Normalverwerfungen an der abtauchenden Platte, flachen Überschiebungen unter dem Vorlandbecken und steil einfallenden Wadati-Benioff-Zonen, die sich bis in eine Tiefe von 200 km erstrecken. An der Oberfläche befinden sich aktive Inselbogenvulkane. [ 17 ] Dazwischen wird das Woodlark-Becken nach Nordosten unter die Neugeorgien-Inseln subduziert . Hier fehlt der Deformationsfront jedoch ein gebogener äußerer Rücken und ein bathymetrischer Graben. [ 8 ]

Flachwinklige Normalverwerfung

Das Woodlark-Becken ist einer der wenigen Orte weltweit mit aktiven, flach einfallenden Normalverwerfungen . [ 6 ] Eine flach einfallende Normalverwerfung ist eine Verwerfung mit einem Einfallswinkel von weniger als 30°. Dieses Phänomen, das sogenannte Paradoxon der flach einfallenden Normalverwerfungen, wird derzeit intensiv diskutiert . Flach einfallende Normalverwerfungen gelten als wichtiges Strukturmerkmal für die Krustendehnung. [ 26 ] Im Woodlark-Becken weisen die aktiven flach einfallenden Normalverwerfungen Einfallswinkel zwischen 15° und 35° auf und befinden sich alle im schmalen Bereich zwischen 150,5° Ost und 152,5° Ost. [ 27 ] In diesem Gebiet des Woodlark-Beckens geht die Ozeanbodenspreizung in die kontinentale Riftbildung über . [ 27 ] Einige Wissenschaftler bezweifeln jedoch die Existenz aktiver flach einfallender Normalverwerfungen weltweit. Sie gehen stattdessen davon aus, dass es sich bei den bisher charakterisierten flach einfallenden Normalverwerfungen um alte Normalverwerfungen handelt, die nicht mehr aktiv sind und in eine andere Orientierung gedreht wurden. Dadurch würde eine Normalverwerfung wie eine flach einfallende Normalverwerfung aussehen, die nicht mehr aktiv ist.

Meeresbodenausbreitung

Das Woodlark-Becken breitet sich aktiv in Nord-Süd-Richtung über sein Zentrum aus, wobei die Ausdehnung in Ost-West-Richtung verläuft. Dieser Prozess begann vor etwa 3,6 Millionen Jahren. Magnetische Untersuchungen haben gezeigt, dass sich dabei große Meeresbodenflächen gebildet haben. [ 12 ] Die Ausbreitungszentren sind durch Transformstörungen versetzt, wodurch fünf Segmente entstehen. [ 16 ] Dies führt zu einer ungleichmäßigen Ausbreitung innerhalb des Beckens. Zwei größere Transformstörungen, die Moresby-Transformstörung in der Beckenmitte und die Simbo-Transformstörung am östlichen Ende des Ausbreitungszentrums, befinden sich ebenfalls in diesem Bereich. [ 16 ] Die Ausbreitungsrate im östlichen Beckenabschnitt beträgt 6,7 cm/Jahr und ist damit deutlich höher als die im westlichen Beckenabschnitt mit 3,8 cm/Jahr. [ 28 ] [ 16 ] Satellitenbilder trugen bereits vor umfassenden GPS-Untersuchungen dazu bei, die ungleichmäßige Ausbreitung im Becken visuell zu erkennen. [ 28 ] Da sich die Ostseite des Beckens durch die Trennung an der Moresby-Transformstörung deutlich schneller geöffnet hat als die Westseite, befindet sich im Westen ein flacherer Meeresboden und im Osten ein axialer Graben , [ 16 ] der etwa 500 m (1.600 Fuß) tiefer ist als das westliche Becken. [ 12 ] Dies ist aufgrund der relativ geringen Sedimentablagerungen im Becken nur auf Satellitenbildern gut sichtbar. [ 11 ]

Historisch gesehen begann die Meeresbodenausbreitung westlich der Moresby-Transformstörung erst vor 4 bis 2 Millionen Jahren, nach dem Vulkanismus des Inselbogens, der die Hebung sowohl der Gneisdome der D’Entrecasteaux-Inseln als auch des Suckling -Dayman-Massivs auf der Pupuan-Halbinsel in Neuguinea begleitete. [ 23 ] Es ist außerdem bekannt, dass die Meeresbodenausbreitung im Woodlark-Becken vor 4 Millionen Jahren bis zu 240 km östlich der Simbo-Transformstörung reichte, wo sie heute endet. [ 23 ]

Natürliche Ressourcen

Das Becken wird derzeit von keinem großen Unternehmen auf der Suche nach Bodenschätzen erkundet. Aufgrund seines extrem jungen Alters (weniger als 5 Millionen Jahre) hatte das Woodlark-Becken nicht genügend Zeit, um nennenswerte Mengen an Bodenschätzen wie Öl und Gas zu bilden.

Ökologie heißer Quellen

Da das östliche Woodlark-Becken älter ist als die derzeit aktiven Spreizungszonen der angrenzenden Lau- und Nordfidschi- Becken, könnte es als Verbreitungszentrum für die Biodiversität moderner hydrothermaler Quellenfauna fungieren. [ 29 ] Alviniconcha spp., eine Art von Meeresschnecken (Gastropoden), die mit heißen hydrothermalen Quellen assoziiert sind, diversifizierte sich vor 20 Millionen Jahren ökologisch und wurde an den hydrothermalen Quellen des Woodlark-Beckens gefunden. [ 16 ] Die Bakterien am unteren Ende der Nahrungskette sind Sulfidoxidierer , aber im Gegensatz zu einigen anderen Gemeinschaften an hydrothermalen Quellen gibt es Hinweise darauf, dass sie sowohl den Calvin-Benson-Bassham-Zyklus (CBB-Zyklus) als auch den umgekehrten Krebszyklus nutzen . [ 29 ] Eine besonders artenreiche Fauna wurde charakterisiert; zu den weiteren gefundenen Arten gehören: [ 29 ]

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Das Becken wurde 1967 von Dale Krause benannt.
  2. ^ Derzeit sind die indische und die australische Platte getrennt, daher sollte der Begriff Indo-Australische Platte im historischen Sinne und die Bezeichnung Australische Platte für die gegenwärtige tektonische Platte verwendet werden.
  3. Dieser ausführliche Artikel versucht, frühere Fehlinterpretationen der lokalen komplexen Tektonik zu erklären , da viele Standardwerke veraltet sind. Die Karten und Erläuterungen in den Artikeln zur Woodlark-Platte und zur Trobriand-Platte können dabei hilfreich sein.

Referenzen

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Quellen