Forschungsfahrt SO189 Leg 1 SUMATRA - Das Kohlenwasserstoff-System des Forearc von Sumatra - Geophysik

Beitrag zum Projekt:

• SUMATRA - Das Kohlenwasserstoff-System des Forearc von Sumatra
• SUMATRA - The Hydrocarbon System of the Sumatra Forearc

Karte der geophysikalischen Profile, Forschungsfahrt SO189-1, Sumatra Quelle: BGR

Im Rahmen des SUMATRA Projekts wurde vom 03. August bis zum 03. September 2006 die Forschungsfahrt SO189 Leg 1 mit FS SONNE durchgeführt. Die Fahrt startete in Penang, Malaysia und endete in Jakarta, Indonesien. Während der Fahrt wurden marin-geophysikalische Messungen mit Mehrkanalseismik (MCS), Magnetik (M) und Gravimetrie (G) durchgeführt. Parallel dazu wurden die bordeigenen Systeme SIMRAD (Fächerlot) sowie PARASOUND (Sediment-Echolot) eingesetzt. Entlang von zwei Linien wurde refraktions-/weitwinkelseismische Experimente durchgeführt.

Während der Expedition wurden insgesamt 4375 km mit MCS, M und G akquiriert. Zusätzlich weitere 990 km mit M und G auf Verbindungsprofilen. Die 41 MCS Linien bilden ein Profilnetz, das drei Forearc Becken überdeckt. Fünf Profile bilden Transsekts rechtwinklig zur Subduktionsfront, die das komplette Subduktionssystem von der benachbarten ozeanischen Kruste über den Tiefseegraben, den Akkretionskeil und das ‚Outer Arc High’ bis zum östlichen Schelf der Forearc Becken erfassen.

Zur Planung der Profile wurden bathymetrische Daten verwendet, die 2004, 2005 und 2006 während Expeditionen mit HMS SCOTT, FS NATSUSHIMA, FS MARION DUFRESNE und FS SONNE cruises aufgenommen worden sind.

Ziel des Vorhabens SUMATRA ist es, Bildung, Potenzial, Migration und Speicherung von Kohlenwasserstoffen (KW) im Forearc des Sunda-Inselbogens zu verstehen: mittels einer KW-Beckenstudie sollen das organische Ausgangsmaterials und für KW relevante mikrobielle Lebensgemeinschaften charakterisiert werden, das KW-Potenzial abgeschätzt, die Zusammensetzung und Genese der KW, sowie ihre Verteilung und mögliche Anreicherung bestimmen und die Entwicklung modelliert werden.

Während der Expedition SO189 Leg 1 wurden die Architektur, die Sedimentmächtigkeit, sowie die Ablagerungs- und Absenkungsgeschichte Forearc Becken Siberut, Nias und Simeulue vor Sumatra erfasst.

Im Simeulue Becken war es möglich das seismische Profilnetz mit drei Industriebohrungen zu verbinden und einzelne seismische Horizonte mit den Bohrungsergebnissen zu korrelieren. Dieses Becken zeigt eine Zweiteilung in ein nördliches und ein südliches Teilbecken. Direkte KW-Anzeiger bzw. Fallenstrukturen (z.B. ‚carbonate mounds’) wurden im nördlichen Teilbecken nur auf dem flachen Schelf im Nordosten angetroffen. Die maximale Sedimentmächtigkeit beträgt etwa 6 s Zwei-Weg Laufzeit (TWT). Das südliche Sub-Becken ist durch das weit verbreitete Vorhandensein von Carbonate Mounds, die zum Teil schon auf den Daten des SEACAUSE Projekts entdeckt worden sind, "bright spots“ und "Bottom Simulating Reflectors (BSRs)" geprägt.

Das schmalste Becken, das untersucht wurde, war das Nias Becken. Wie das Simeulue Becken zeigt das Nias Basin eine Zweiteilung, bei der die beiden Beckenhälften durch ein strukturelles Hoch getrennt sind. Obwohl das Becken nur eine maximale Breite von ca. 55 km besitzt, hat es eine erhebliche Sedimentfüllung (> 5 s TWT).

Das ausgedehnteste untersuchte Becken bildet das Siberut Becken. Es erstreckt sich vom Äquator bis ~ 5°S über 550 km und besitzt eine größte Breite von ca. 140 km zwischen den Inseln Siberut und Sumatra. Die größte Sedimentmächtigkeit beträgt in diesem Becken ca. 4.8 s TWT. Entlang der Beckenachse zeigt das Becken eine symmetrische Geometrie. Im Bereich der westlichen Beckenbegrenzung zum Outer Arc High konnte die Mentawai Störungszone kartiert werden. Diese Störungszone weist eine sehr unterschiedliche Ausbildung entlang des Beckens auf. In einigen Bereichen bildet sie eine einzige, klar ausgebildete Störung während – besonders im nördlichen Beckenteil – bis zu drei verschiedene Zweige erkennbar sind. Im Siberut Becken sind BSRs weit verbreitet. Besonders gut identifizierbar sind diese Reflektoren im Bereich der Mentawai Störung. Entlang der Mentawai Störung, aber auch am östlichen Rand des Beckens zeigen sich in den seismischen Daten deutliche Anzeichen für aktives Fluidventing.

Die Morphologie des Sunda Grabens und dessen Sedimentbedeckung variiert von Norden nach Süden. Im Norden ist der Graben mit einer Sedimentfüllung von ~ 3.5 s TWT bedeckt. Diese Sedimentbedeckung nimmt nach Süden auf ~ 2.5 s TWT vor Nias ab. Sowohl die ozeanische Kruste als auch die Grabensedimente sind durch Abschiebungen mit maximalen Sprunghöhen von ca. 0.6 s TWT gestört.

Wie vor dem nördlichen Teil Sumatras weist der Bereich vor Nias und Siberut sowohl landwärts (BGR06-228) als auch seewärts (BGR06-227) einfallende Störungen auf, die sich an der Deformationsfront bilden. In diesem Teil der Subduktionszone wurden somit zum ersten Mal seewärts einfallende Störungen nachgewiesen. Im Gegensatz zu einer ersten Interpretation, die während der Expedition SO186-2 SEACAUSE erarbeitet wurde, sind seewärts einfallende Störungen also nicht nur auf den nördlichen Bereich vor Aceh beschränkt

Zwei refraktionsseismische Profile wurden Graben-parallel bei ca. 2°30’N und 1°30S ~ 40 - 50 km seewärts von Simeulue und Siberut vermessen. Die Profile sollten Hinweise auf eine Segmentierung der Subduktionszone geben und den subduzierten Teil des aseismischen Investigator Rücken abbilden.

Der gravimetrische Datensatz (GINCO, SEACAUSE I und II und SUMATRA Daten) besteht mittlerweile aus über 38.000 Profilkilometer. Somit war es möglich eine Karte der Freiluftanomalie zu kompilieren, die den Bereich ~ 6°30’N/95°E bis ~8°30’S/110°E abdeckt.

Die Kombination der gravimetrischen Modellierungen mit den Ergebnissen der refraktionsseismischen Messungen ergab, dass die subduzierte ozeanische Platte außergewöhnlich dünnmächtig ist: ca. 6 km im Norden vor Simeulue und ca. 5 km im Süden vor Nias.