A tudósok feltárták a szokatlan deformáció forrását a Föld legnagyobb kontinentális szakadásában

Számítógépes szimulációk megerősítik, hogy az afrikai szuperelem szokatlan deformációkat és szeizmikus anizotrópiát okoz, párhuzamosan a kelet-afrikai hasadékrendszer alatt észlelt hibával.

Geofizikus dr. Ez a folyamat a litoszféra, a Föld kemény külső rétegének megnyúlásához kapcsolódik. Ahogy a litoszféra szorosabbá válik, a litoszféra felső részei rideg változásokon mennek keresztül, ami kőzettörésekhez és földrengésekhez vezet.

Stamp, aki ezeket a folyamatokat számítógépes modellezéssel és GPS A felszíni mozgások milliméteres pontosságú feltérképezéséhez ostoba gittel játszva hasonlítja össze a hasadó kontinens különböző deformációs mintáit.

„Ha kalapáccsal megütöd a cellulit gittjét, az megrepedhet és eltörhet” – mondta Stamps, a Virginia Tech College of Science részlegének Földtudományi Tanszékének docense. „De ha lassan meglazítod, az ostoba gitt kitágul. Tehát különböző időskálákon a Föld litoszférája eltérő módon viselkedik.”

Legyen szó nyúlásról vagy törésről, a kontinentális hasadékkal járó deformáció általában előre látható iránymintákat követ a hasadékhoz képest: a deformáció általában merőleges a hasadékra. A Kelet-afrikai Hasadékrendszer, a Föld legnagyobb kontinentális hasadékrendszere rendelkezik ilyen függőleges deformációkkal. De miután több mint 12 évig GPS-műszerekkel mérte a hibarendszert, Stamps a rendszer hibáival párhuzamosan ellentétes irányú deformációt is észlelt. A Geodéziai és Tektonikai Fizikai Laboratóriumban dolgozó csapata azon dolgozott, hogy kiderítse, miért.

adjunktus dr. Sarah Stamps. Köszönetnyilvánítás: Virginia Tech

Egy nemrégiben megjelent tanulmányban Journal of Geophysical Research, a csapat a kelet-afrikai hasadékrendszer mögött meghúzódó folyamatokat tárta fel a tanulmány első szerzője, Tahiri Rajaonarisson, a New Mexico Tech posztdoktori kutatója által kifejlesztett 3D hőmodellezés segítségével, aki doktori fokozatot kapott. a Virginia Technél a Stamps Lab tagjaként. Modellei kimutatták, hogy a hasadékrendszer párhuzamos-hasadék-deformációját a Nagy Afrikai Felszínhez kapcsolódó északi irányú köpenyáramlás okozza, amely a Föld mélyéről Délnyugat-Afrika alatt felemelkedő és a kontinensen északkelet felé terjedő, sekélyebbé váló hatalmas köpenyemelkedés. . Mert északra terjed.

Eredményeik, kombinálva a kutatók 2021-ben Rajaonarisson modellezési technikákat használó tanulmányából származó betekintésekkel, segíthetnek tisztázni azt a tudományos vitát, hogy mely lemezhajtóerők dominálnak a kelet-afrikai hasadékrendszerben, ami megmagyarázza a merőleges deformációt és a párhuzamos hasadást is. A felhajtóerő a litoszférában, a húzóerők a köpenyben, vagy mindkettő.

Stamps posztdoktori kutatóként elkezdte megfigyelni a kelet-afrikai rendszer szokatlan, párhuzamosan szakadozó deformációját olyan GPS-állomások adatai alapján, amelyek több mint 30, a Föld körül keringő műhold jeleit mérik, mintegy 25 000 kilométerről. Megfigyelései összetettebbé teszik a vitát arról, hogy mi okozza a hibarendszert.

Egyes tudósok elmélete szerint a kelet-afrikai hasadékot elsősorban a litoszférában lévő felhajtóerő mozgatja, amelyek viszonylag sekély erők, amelyek főként az afrikai szuperkútként ismert hasadékrendszer magas domborzatának és a litoszféra sűrűségbeli különbségeinek tulajdoníthatók. Mások a vízszintes köpeny-ellenállási erőkre, a Kelet-Afrika alatti vízszintesen áramló köpenyekkel való kölcsönhatásokból eredő mélyebb erőkre mutatnak rá, mint mögöttes mozgatórugókra.

a csapat Tanulmány 2021 3D-s számítógépes szimulációkkal megállapította, hogy a repedést és annak deformációját a két erő kombinációja okozhatja. Modelleik kimutatták, hogy a litoszférában lévő felhajtóerők felelősek a kiszámíthatóbb függőleges repedésdeformációért, de ezekkel az erőkkel nem lehet megmagyarázni a Stamps GPS-mérései által rögzített hibával párhuzamos anomális deformációt.

Újonnan publikált tanulmányukban Rajaonarison ismét 3D-s termomechanikai modellezést alkalmazott, ezúttal a repedéssel párhuzamos deformációk forrására összpontosítva. Modellei megerősítik, hogy az afrikai szupercsóva felelős a szokatlan deformációkért, valamint a kelet-afrikai hasadékrendszerben megfigyelt törésekkel párhuzamos szeizmikus anizotrópiáért.

A szeizmikus anizotrópia a kőzetek meghatározott irányú orientációja vagy elrendezése a köpeny áramlására, olvadékzsebekre vagy a litoszférában már meglévő szerkezeti szövetekre válaszul, mondta Stamps. Ebben az esetben a kőzetrendezés a nagy afrikai köpenyáramlás északi irányát követte, forrásként a köpenyáramlást jelezve.

„Azt mondjuk, hogy a köpenyáramlás nem bizonyos deformációt okoz a kelet-nyugati irányú, ortogonális hasadékban, hanem a hasadékkal párhuzamosan rendellenes északi irányú deformációt okozhat” – mondta Rajaonarisson. „Megerősítettük azokat a korábbi elképzeléseinket, amelyek szerint a litoszférában lévő felhajtóerők okozzák a szakadást, de új betekintést nyújtunk arra, hogy Kelet-Afrikában rendellenes deformáció léphet fel.”

Ha többet tudnak a kontinenshasadás folyamatairól, beleértve az anomális folyamatokat is, akkor a tudósok könnyebben felderíthetik a kontinens szétválása mögött meghúzódó összetettséget, amivel már évtizedek óta próbálkoznak. „Izgatottan várjuk Dr. Rajaonarison numerikus modellezésének ezt az eredményét, mert új információkkal szolgál azokról az összetett folyamatokról, amelyek a kontinentális szakadásokon keresztül alakítják a Föld felszínét” – mondta Stamps.

Hivatkozás: „A litoszféra és a toll kölcsönhatásainak geodinamikai vizsgálata a kelet-afrikai hasadék alatt”, Taheri A. Rajaonarison és Dr. Sarah Stamps, John Nalipov, Andrew Nibbled és Emmanuelle A. Journal of Geophysical Research, Solid Earth.
doi: 10.1029/2022JB025800