Гигантский мантийный шлейф под Африкой раскалывает континент

Восточно-Африканская рифтовая долина — это огромная трещина в земной коре, которая тянется на тысячи километров. Учёные давно знают, что здесь Африка медленно раскалывается на две части. Однако новое исследование показало, что процесс намного сложнее, чем считалось раньше. За аномальными движениями земной коры стоит гигантский поток раскалённой породы, поднимающийся из глубин мантии. Его называют Африканским суперплюмом [1]. Этот горячий поток не только поднимается, но и движется на север, увлекая за собой литосферные плиты.

Исследователи из Virginia Tech более 12 лет вели наблюдения с помощью GPS. Они измерили движения земной поверхности с точностью до миллиметра. Ожидалось, что кора будет растягиваться в стороны от рифта, перпендикулярно его направлению. Однако данные показали нечто иное. Часть территории двигалась параллельно рифту, на север. Это движение не укладывалось в существующие теории [1]. Кроме того, была обнаружена сейсмическая анизотропия: волны проходят через породы по-разному, в зависимости от направления [2]. Это говорило о том, что минералы в мантии выстроились в одном направлении под действием мощного потока.

Как литосфера ведёт себя как пластилин

Процесс разрыва континентов называется рифтогенезом. Он начинается с растяжения и утонения литосферы — твёрдой оболочки Земли, которая включает кору и верхнюю часть мантии. Поведение пород зависит от того, как быстро прикладывается напряжение.

Геофизик Сара Стэмпс из Virginia Tech сравнивает этот процесс с детским пластилином «Сили Патти». Если ударить по нему молотком, он треснет. Если медленно тянуть, он будет растягиваться. Точно так же земная кора ведёт себя по-разному в разных условиях. Вблизи поверхности породы ломаются, образуя разломы и вызывая землетрясения. На больших глубинах, где температура выше, материал деформируется более пластично [1].

Две силы, формирующие рифт

Учёные давно спорят о том, что именно движет Восточно-Африканским рифтом. Основных кандидатов два. Первый — литосферные силы плавучести, которые действуют относительно близко к поверхности. Они связаны с перепадом высот и плотности пород. Второй — мантийные силы трения, возникающие при движении вещества в мантии под литосферой.

В 2021 году команда Стэмпс использовала 3D-компьютерные модели, чтобы проверить, как взаимодействуют эти силы [1]. Модели показали, что литосферные силы могут объяснить движение перпендикулярно рифту. Однако они не могли воспроизвести загадочное смещение на север. Исследователи пришли к выводу, что должна быть ещё одна причина. Специалисты также отмечают, что понимание этих процессов важно для прогнозирования геологических изменений в регионе [5].

Новое объяснение: Африканский суперплюм

В новом исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research, команда под руководством Тахири Раджаонарисона использовала 3D-термомеханические модели. Они были специально сфокусированы на необъяснимом движении параллельно рифту. Модели показали, что это движение связано с северным потоком мантии. Его источник — Африканский суперплюм [2].

Африканский суперплюм — это колоссальная зона подъёма мантийного вещества. Она начинается глубоко под юго-западной Африкой и простирается на северо-восток через весь континент. По мере продвижения на север поток поднимается ближе к поверхности. Моделирование показало, что этот глубинный поток может влиять на деформацию коры. Он не меняет основное направление растяжения (с востока на запад). Однако он создаёт дополнительное движение на север, параллельное рифту [1]. Это движение и зафиксировали GPS-станции. Более того, модель смогла объяснить, почему сейсмические волны проходят через породы быстрее в направлении север-юг. Ориентация минералов соответствует направлению потока суперплюма [2]. Как отмечают исследователи, этот процесс может иметь далеко идущие последствия для всего региона [3].

Что это значит для будущего континента

Исследование важно не только для понимания прошлого. Восточно-Африканский рифт — это естественная лаборатория, где учёные наблюдают, как континенты начинают раскалываться. Понимание всех движущих сил помогает прогнозировать, как будут развиваться эти процессы в будущем [1]. Сара Стэмпс отметила, что они рады результатам моделирования, так как они дают новую информацию о сложных процессах, которые формируют поверхность Земли через континентальный рифтогенез [1]. Открытие также подтверждает более ранние гипотезы о связи между глубинными мантийными потоками и деформацией коры [4].

Таким образом, картина становится сложнее. Нет какой-то одной силы, которая движет рифтом. Сочетание литосферных сил и глубинного мантийного потока, связанного с Африканским суперплюмом, создаёт ту картину деформаций, которую учёные наблюдают сегодня. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на процессы, которые миллионы лет назад привели к распаду суперконтинентов.

А как вы считаете, сможет ли этот гигантский мантийный поток со временем полностью разделить Африку на две части? Или другие геологические силы возьмут верх? Делитесь мнением в комментариях! 🌍

Читайте также:

Раскол Гондваны мог стать причиной оледенения Антарктиды

Истончение коры под Африкой: невиданный процесс разрыва континента

---

Список источников:

1. ScienceDaily — A massive plume deep beneath Africa is pulling the continent apart
2. SciTechDaily — Researchers Uncover Source of Strange Deformation in Earth’s Largest Continental Rift
3. Mirage News — Giant Plume Beneath Africa Splitting Continent
4. Hitechub — Africa’s Giant Underground Mantle Plume Is Pulling the Continent Apart
5. Journal of Geophysical Research: Solid Earth — A Geodynamic Investigation of Plume‐Lithosphere Interactions Beneath the East African Rift