Structure Formation of the Southeast Indian Ridge at the Early Stages of Development: Physical Modeling

G. D. Agranov; Агранов Г. Д.; E. P. Dubinin; Дубинин Е. П.; A. L. Grokholsky; Грохольский А. Л.; G. L. Leichenkov; Лейченков Г. Л.

doi:10.31857/S0016853X23030025

Structure Formation of the Southeast Indian Ridge at the Early Stages of Development: Physical Modeling

Authors: Agranov G.D.¹^,2, Dubinin E.P.³, Grokholsky A.L.³, Leichenkov G.L.⁴^,5
Affiliations:
1. Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geology
2. Geological Institute of the Russian Academy of Sciences
3. Lomonosov Moscow State University, Museum of Geography
4. I.S. Gramberg All-Russia Research Institute for Geology and Mineral Resources of the Ocean (VNIIOkeangeologia)
5. St. Petersburg State University ‒ Institute of Earth Sciences
Issue: No 3 (2023)
Pages: 3-16
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0016-853X/article/view/134765
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016853X23030025
EDN: https://elibrary.ru/XMSHKC
ID: 134765

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The authors of the article studied the features of the structure formation of the earth’s crust in the early period of the formation of the Southeast Indian Ridge, associated with the separation of Australia from Antarctica and the advancement of the rift zone to the west within the ancient oceanic lithosphere towards the large magmatic province of Kerguelen, formed by the activity of the plume of the same name. The separation of Australia and Antarctica covered a long period of continental rifting (~160‒80 Ma), which then turned into ultra-slow spreading (~80‒45 Ma), then into slow spreading (~45‒40 Ma) and then into stationary spreading at average rates (after 40 Ma). The advance of the rift zone towards the ancient oceanic lithosphere gave way to the accretion of young oceanic crust on the emerging Southeast Indian spreading ridge. The early stages of development of the young spreading ridge are captured in the modern structural plan of the study region. The advance of the rift zone from the continent into the boundaries of the ancient oceanic lithosphere led to the formation of the Naturalist Plateau and the Bruce Bank near the Antarctic margin. The split of the ancient oceanic lithosphere and the formation of a young crust on the Southeast Indian Ridge led to the formation of conjugated Diamantina and Labuan suture zones, fixing the position of the initial rift split. The transition from ultraslow spreading at the initial stage of oceanic crust formation to stationary spreading with medium velocities is clearly recorded in the change in the irregularity of the accretionary relief. The Southeast Indian Spreading Range westward collided with a large igneous province during the formation of the Kerguelen Plateau and separated the Broken Range from the plateau. The authors carried out physical modeling of the conditions for the occurrence of rifting and spreading processes, as well as structure formation in the region of the Southeast Indian Ridge.

Keywords

geology, tectonics, igneous province, hotspot, Southeast Indian Ridge, Kerguelen Plateau, Broken Ridge, Indian Ocean evolution, physical modeling

References

Агранов Г.Д., Дубинин Е.П., Грохольский А.Л. Физическое моделирование взаимодействия спредингового хребта с крупной магматической провинцией Кергелен // Вестн. МГУ. Сер. 4: Геология. 2022. № 5. С. 19–27.
Артамонов А.В., Золотарев Б.П. Вулканизм плато Кергелен (Индийский океан): состав, эволюция, источники // Литология и полезные ископаемые. 2003. № 4. С. 425–448.
Булычев А.А., Гилод Д.А., Дубинин Е.П. Двумерное структурно-плотностное моделирование строения тектоносферы акватории южной части Индийского океана // Геофизические исследования. 2015. Т. 16. № 4. С. 15‒35.
Булычев А.А., Гилод Д.А., Соколова Т.Б. Анализ гравитационного и магнитного полей и данных сейсмотомографии Юго-Западного сектора Индийского океана // Геофизика. 2011. № 4. С. 44–56
Грохольский А.Л., Дубинин Е.П. Аналоговое моделирование структурообразующих деформаций литосферы в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов // Геотектоника. 2006. № 1. С. 76‒94.
Дубинин Е.П., Лейченков Г.Л., Грохольский А.Л., Сергеева В.М., Агранов Г.Д. Изучение особенностей структурообразования в ранний период разделения Австралии и Антарктиды на основе физического моделирования // Физика Земли. 2019. № 2. С. 76‒91.
Дубинин Е.П., Шайхуллина А.А., Булычев А.А., Лейченков Г.Л., Максимова А.А. Строение тектоносферы краевых зон плато Кергелен по геолого-геофизическим данным // Вестн. МГУ. Сер. 4: Геология. 2020. № 3. С. 12‒24.
Илларионов В.К., Бойко А.Н., Борисова А.Ю., Ильинский Д.А. Природа плато Кергелен и его место в структурном плане южного сектора Индийского океана // Геофизические процессы и биосфера. 2021. Т. 20. № 3. С. 91‒117.
Лейченков Г.Л., Гусева Ю.Б., Гандюхин В.В., Иванов С.В., Сафонова Л.В. Строение земной коры и история тектонического развития индоокеанской акватории Антарктики // Геотектоника. 2014. № 1. С. 8‒28.
Лейченков Г.Л., Дубинин Е.П., Грохольский А.Л., Агранов Г.Д. Формирование и эволюция микроконтинентов плато Кергелен, южная часть Индийского океана // Геотектоника. 2018. № 5. С. 3‒21.
Пущаровский Ю.М. Сравнительная тектоника глубоководных впадин Атлантического, Тихого и Индийского океанов // ДАН. 2006. Т. 409. № 1. С. 90‒93.
Пущаровский Ю.М. Тектонические типы глубоководных впадин Индийского океана // Геотектоника. 2007. № 5. С. 23‒37.
Сущевская Н.М., Мигдисова Н.А., Антонов А.В., Крымский Р.Ш., Беляцкий Б.В., Кузьмин Д.В., Бычкова Я.В. Геохимические особенности лампроитовых лав четвертичного вулкана Гауссберг (Восточная Антарктида) – результат влияния мантийного плюма Кергелен // Геохимия. 2014. № 12. С. 1079‒ 1098.
Шеменда А.И. Критерии подобия при механическом моделировании тектонических процессов // Геология и геофизика. 1983. № 10. С. 10–19.
Шрейдер Ал. А., Шрейдер А.А., Кашинцев Г.Л. Австрало-Антарктический сегмент Гондваны // Океанология. 2012. Т. 52. № 3. С. 449‒461.
Anahita A. Tikku, Steven C. Cande. On the fit of Broken Ridge and Kerguelen plateau // Earth Planet. Sci. Lett. 2020. No.180. P. 117‒132.
Bénard F., Callot J.–P., Vially R., Schmitz J., Roest W.R., Patriat M., Loubrieu B. The Kerguelen plateau: Records from a long-living/composite microcontinent // Marin. Petrol. Geol. 2010. Vol. 27. No. 3. P. 33‒49.
Bonvalot S., Balmino G., Briais A., Kuhn M., Peyrefitte A., Vales N., Biancale R., Gabalda G., Reinquin F., Sarrailh M. World Gravity Map. ‒ (Commission for the Geological Map of the World — BGI-CGMW-CNES-IRD, Paris. France. 2012).
Borissova I., Moore A., Sayers J., Parums R., Coffin M., Symonds P.A. Geological Framework of the Kerguelen Plateau and adjacent ocean basins // Geosci. Australia Rec. 2002. No. 5. PP. 177.
Bradshaw B.E., Ryan D.J., Nicholson C.J., O’Leary R.P.D., Boreham C.J., Hardy B.B., Howe R.W., Kroh F., Mitchell C., Monteil E. Geology and petroleum potential of the Bremer Sub-basin // Geosci. Australia. 2005. P. 118.
Dubinin E.P., Grokholsky A.L. Specific features of structure formation during the development of the lithosphere of the Gulf of Aden (physical modeling) // Geodynam. Tectonophys. 2020. Vol. 11. No. 3. P. 522–547. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-3-0489
Frey F.A., Weis D., Yang H.-J., Nicolaysen K., Leyrit H., Giret A. Temporal geochemical trends in Kerguelen Archipelago basalts: Evidence for decreasing magma supply from the Kerguelen Plume // Chem. Geol. 2000. No. 164. P. 61‒80.
Gaina C., Müller R.D., Brown B., Ishihara T., Ivanov S. Breakup and early seafloor spreading between India and Antarctica // Geophys. J. Int. 2007. No. 170. P. 151–169.
GEBCO_08 grid. ver. 20090202, http://www.gebco.net.
Halpin J.A., Crawford A.J., Direen N.G., Coffin M.F., Forbes C.J., Borissova I. Naturaliste Plateau, offshore Western Australia: A submarine window into Gondwana assembly and breakup Jacqueline // Geology. 2008. Vol. 36. No. 10. P. 807–810.
Halpin J.A., Daczko N.R., Direen N.G., Mulder J.A., Murphy R.C., Ishihara T. Provenance of rifted continental crust at the nexus of East Gondwana breakup // Lithos. 2020. Vol. 354–355.
Maus S., Barckhausen U., Berkenbosch H., Bournas N., Brozena J. Childers V., Dostaler F., Fairhead J., Finn C., von Frese R., Gaina C., Golynsky A., Kucks R., Luehr H., Milligan P., Mogren S. Müller D., Olesen O., Pilkington M., Tontini C. EMAG2: A 2–arc min resolution Earth Magnetic Anomaly Grid compiled from satellite, airborne, and marine magnetic measurements // Geochem. Geophys. Geosyst. 2009. Vol. 10. No. 8. P. 1–12.
Meyer B., Saltus R., Chulliat A. EMAG2v3: Earth Magnetic Anomaly Grid (2-arc-minute resolution). ‒ Vers. 3. ‒ NOAA National Centers for Environmental Information. 2017. https://doi.org/10.7289/V5H70CVX.
Mayer L.A., Theyer F., Barron J.A., Dunn D.A., Handyside T., Hills S., Jarvis I., Nagrini C.A., Pisias N.G., Pujos A., Saito T., Stout P., Thomas E., Weinreich N., Wilkens R.H. Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project. ‒ U.S. Government Printing Office. 1985. Vol. 85. P. 1‒1021.
Munschy M., Dyment J., Boulanger M.O., Boulanger D., Tissot J.D., Schlich R., Rotstein Y., Coffin M.F. Breakup and seafloor spreading between the Kerguelen plateau-Labuan basin and the Broken ridge – Diamantina zone.‒ Proceedings of the Ocean Drilling Program // Sci. Results. 1992. No. 120. P. 931–944.
Müller R.D., Gaina C., Clark S. Seafloor spreading around Australia. ‒ In: Billion-Year Earth History of Australia and Neighbours in Gondwanaland (2000) – BYEHA ‒ Ed.by J. Veevers, (School of Geosci. Building F05, Univ. of Sydney NSW. 2006). PP. 23.
Picard K., Brooke B.P., Harris P.T., Siwabessy P.J.W., Coffin M.F., Tran M., Spinoccia M., Weales J., Macmillan-Lawler M., Sullivan J. Malaysia Airlines flight MH370 search data reveal geomorphology and seafloor processes in the remote southeast Indian Ocean // Marin. Geol. 2018. No. 395. P. 301–319.
Rotstein Y., Munschy M., Schlich R., Hill P.J. Structure and early history of the Labuan Basin, southern Indian Ocean // J. Geophys. Res. 1991. No. 96. P. 3887–3904.
Sandwell D., Müller D., Smith W., Garcia E., Francis R. New global marine gravity model from CryoSat-2 and Jason-1 reveals buried tectonic structure // Science. 2014. No. 346. P. 65–67.
Shemenda A.I., Grocholsky A.L. Physical modeling of slow seafloor spreading // J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99. P. 9137‒9153.
Sinha S.T., Nemčok M., Choudhuri M., Sinha N., Rao D.P. The role of break-up localization in microcontinent separation along a strike-slip margin: The East India–Elan Bank case study // Geol. Soc. London Spec. Publ. 2016. Vol. 431. P. 1–53.
Stagg H.M.J., Colwel J.B., Direen N.G., O’Brien P.E., Bernardel G., Borissova I., Brown B.J., Ishirara T. Geology of the continental margin of Enderby and Mac. Robertson Lands, East Antarctica: Insights from a regional data set // Geophys. J. Int. 2005. Vol. 170. P. 151–169.
Whittaker J.M., Williams S.E., Müller R.D. Revised tectonic evolution of the Eastern Indian Ocean // AGU Bull. 2013. Vol. 14. No. 20.
Whittaker J.M., Williams S.E., Halpin J.A., Wild T.J., Stilwell J.D., Jourdan F., Daczko N.R. Eastern Indian Ocean microcontinent formation driven by plate motion changes // Earth Planet. Sci. Lett. 2016. No. 454. P. 203‒212.
Whittaker J.M., Williams S.E., Müller R.D. Revised tectonic evolution of the Eastern Indian Ocean // Geochem. Geophys. Geosyst. 2013. Vol. 14. P. 1‒14.