Geologer offentliggør nye detaljer om udviklingen af ​​den østafrikanske Rift Valley

Forskere ved College of Arts and Sciences har offentliggjort nye detaljer om udviklingen af ​​den østafrikanske Rift (EAR) Valley, en af ​​verdens største kontinentale riftzoner.

Christopher Scholz, professor i jordvidenskab, og et team af studerende og forskere, har brugt det sidste år på at behandle og analysere data erhvervet i 2015 fra Malawisøen, resultatet af en multinational forskningsindsats sponsoreret af National Science Foundation (NSF). Ved at studere samspillet mellem sedimentering og tektonik, de har bekræftet, at rifting - den proces, hvorved Jordens tektoniske plader bevæger sig fra hinanden - er sket langsomt i søens centrale bassin i løbet af de sidste 1,3 millioner år, ved hjælp af en række fejl mange millioner år ældre.

Scholz siger, at arten af ​​den tektoniske aktivitet tilskrives en stærk, kold litosfære og for at belaste lokaliseringen på fejl, der opstod millioner af år tidligere, da bassinet dannede sig. Jordens litosfære omfatter skorpe og øverste kappe.

Teamets fund er genstand for en artikel i Journal of Structural Geology (Elsevier, 2016), som Scholz co-authored med hovedforfatter og ph.d. kandidat Tannis McCartney G'17.

"Vi indsamlede data under et måneds langt forskningskrydstogt ombord på et konverteret containerskib ved Malawisøen, "siger Scholz, en leder inden for sedimentær bassinanalyse af extensionssystemer. "For første gang, en seismisk kilde i skorpe blev indsat på en afrikansk sø, afslørende fristende, nye detaljer om den stratigrafiske og strukturelle udvikling af det østafrikanske riftsystem. "

Tektoniske plader er enorme plader af skorpe og kappe, der konstant er i bevægelse, støder ofte ind, slibe mod eller falde under hinanden, forårsager jordskælv i processen. Når dette sker, pladerne rives fra hinanden for at danne et lavlandsområde kendt som en sprækkedal.

En af verdens største sprækkedale er EAR, cirka 3, 700 miles lang og 30-40 miles bred. Splittedalen er så stor, at den langsomt deler Afrika i to. Den større nubiske tektoniske plade dækker det meste af kontinentet, der henviser til, at den mindre somaliske plade bærer Afrikas horn.

"EAR betragtes som menneskehedens vugge, "Scholz siger." Under dannelsen for mere end 25 millioner år siden, regionen gennemgik en betydelig rifting, ændre sine floder, søer og klima, og satte scenen for udviklingen af ​​primater og mennesker. "

Inden for EAR er to dalsystemer, en af ​​dem er Western Rift. Dette system er hjemsted for en kæde af enorme søer og vådområder, herunder Malawisøen. Grænset til Malawi, Tanzania og Mozambique, Malawisøen har et overfladeareal på mere end 11, 400 kvadratkilometer, hvilket gør det til det niende største ferskvand i verden. Det er også Afrikas tredjestørste sø, og, ved 2, 300 fod, den anden dybeste.

Malawisøen er kendt for sine mere end tusind arter af cichlidfisk - diversificering sandsynligvis udløst af skiftende miljøkræfter. Scholz lavede for nylig overskrifter, da han bekræftede, at vandstanden i Malawisøen har ebbet og flødet cirka to dusin gange, nogle gange så meget som 600 fod, i løbet af de sidste millioner år.

Scholz forklarer, at et brud er et brud i jordoverfladen, der udvides over tid. "I Østafrika, rifting har skabt en række smalle, dybe kløftedale, der indeholder nogle af verdens største ferskvandssøer, "siger han. Selvom disse søer stammer fra millioner af års tektonisk strækning og udtynding, Malawisøen er relativt ung. Baseret på analyser foretaget af McCartney, søens sprøjtebassin blev sandsynligvis dannet for omkring 8 millioner år siden. "Forholdene på dybt vand varede ikke før omkring 4 millioner år senere, da ferskvand oversvømmede splittedalen, "Tilføjer Scholz.

I 2015, Scholz og et team af kolleger afbildede geologiske strukturer og registrerede jordskælv under Malawisøen. De gjorde dette ved hjælp af en forsyning af "luftpistoler, "genererer lydbølger, der blev registreret af tryksensorer inden for en 5, 000 fod langt kabel trukket bag deres konverterede forskningsfartøj. (Det tidligere containerskib pralede et laboratorium, generatorer, kompressorer og tungt udstyr til at trække den seismiske kilde.) Data indsamlet af kablets sensorer blev sammenlignet med dem, der blev indsamlet af snesevis af seismometre på land og på bunden af ​​søen.

Teamet vendte tilbage til Syracuse med masser af geofysiske, geologiske og geokemiske data. Lidt vidste de, hvor meget der virkelig var banebrydende. McCartney, faktisk, baserede sin doktorafhandling på det. "Dataene hjælper os med at besvare centrale spørgsmål om magmas oprindelse og rolle under tidlig rifter, dannelsen og udviklingen af ​​riftsegmentering og dens manifestation i skorpe og øvre kappe, " hun siger.

Meget af teamets arbejde har fokuseret på at forstå formerne og omfanget af de sprækkedannende fejl, som producerer topografiske fordybninger kaldet halvgraver. Når jordskorpen trækker fra hinanden, litosfæren strækker sig - i tilfælde af Malawisøen, mindre end en tomme om året - og skaber et brud. "Vi har nu afgørende beviser på fejlmigration væk fra halvgravens grænsefejl, "Tilføjer McCartney." Vi ved også, at fejl i hængemuren [delen af ​​kløften under søen, sig selv], er blevet længere i løbet af de sidste millioner år. "

Scholz håber, at resultaterne vil give en samlet geologisk ramme for alle, der udforsker EAR -systemet, og vil kaste lys over andre kontinentale sprækkesystemer - selv gamle, såsom riftbassiner langs Nordamerikas østkyst.

Malawi -regeringen er interesseret i sprækkets potentiale for kommercielle mængder olie og naturgas.

"Tilstedeværelsen af ​​arbejdende kulbrintesystemer i unge rift-sø-bassiner-dem, der er et par millioner år gamle-har ansporet omfattende efterforskningsinteresse i Great Rift Valley, "Scholz siger." De videnskabelige opdagelser, der kommer fra NSF -undersøgelsen, er af rent akademisk karakter, men regeringer i regionen bruger resultaterne til at hjælpe med at identificere energiressourcer til nogle af verdens fattigste mennesker. "

Mange forskere overvejer EAR - og, i forlængelse, Malawisøen-et af de bedst udtrykte eksempler på et kontinent i de tidlige stadier af opbrud. "Østafrika har altid været et arnested for evolution, "Slutter Scholz." Pladetektonik og klimavariabilitet har ikke kun ændret landskabet, men dikterede også vores forfædres udvikling og spredning fra Afrika til resten af ​​verden. Vi er vidne til evolution, i enhver henseende til ordet. "