Содержание
- Часть I. Восточно-Африканская рифтовая система
- Что такое Восточно-Африканская рифтовая система?
- Как образовались эти Разломы?
- Часть II. Восточно-Африканский Разлом
- Другие интересные места:
- Выводы:
- Об авторах:
Озеро Богория и Гейзер - Авторские права на изображение Алекса Гута.
Рисунок 1: Цветная цифровая модель рельефа, показывающая границы тектонических плит, контуры высотных отметок, демонстрирующие тепловые выпуклости и большие озера Восточной Африки. Нажмите, чтобы увеличить. Базовая карта - это топографическое изображение космического челнока НАСА.
Часть I. Восточно-Африканская рифтовая система
Восточно-Африканская рифтовая система (EARS) - одно из геологических чудес света, место, где тектонические силы Земли в настоящее время пытаются создать новые плиты, разделяя старые. Проще говоря, трещину можно рассматривать как трещину на поверхности земли, которая расширяется с течением времени, или, более конкретно, технически, как удлиненный бассейн, ограниченный противоположно крутыми наклонами нормальных разломов.
Геологи до сих пор спорят о том, как происходит рифтинг, но этот процесс настолько хорошо показан в Восточной Африке (Эфиопия-Кения-Уганда-Танзания), что геологи присвоили название новой плите; Нубийская плита составляет большую часть Африки, в то время как меньшая плита, которая отодвигается, была названа Сомалийской плитой (рис. 1). Эти две плиты отходят друг от друга, а также от арабской плиты на север.
Точка, где эти три плиты встречаются в афарском регионе Эфиопии, образует то, что называется тройным соединением. Однако все разломы в Восточной Африке не ограничиваются Африканским Рогом; на юге также наблюдается большая активность в рифтинге, распространяющаяся на Кению, Танзанию и район Великих озер в Африке. Целью данной работы является обсуждение общей геологии этих рифтов и выделение геологических процессов, участвующих в их образовании.
Фигура 2: Названия сегментов рифтов для Восточно-Африканской рифтовой системы. Небольшие сегменты иногда получают свои собственные имена, а имена, данные основным сегментам рифта, меняются в зависимости от источника. Нажмите, чтобы увеличить. Базовая карта - это топографическое изображение космического челнока НАСА.
Что такое Восточно-Африканская рифтовая система?
Самый старый и наиболее четко определенный рифт встречается в афарском регионе Эфиопии, и этот рифт обычно называют эфиопским рифтом. Далее на юг происходит ряд разломов, которые включают в себя западную ветвь, «Разлом озера Альберт» или «Разлом Альбертины», который содержит Великие озера Восточной Африки, и восточную ветвь, которая приблизительно разделяет Кению с севера на юг по линии немного западнее Найроби (рис. 2).
Эти две ветви вместе были названы Восточно-Африканским Разломом (EAR), в то время как части Восточного ответвления были по-разному названы Разломом Кении или Разломом Грегори (после того, как геолог впервые нанес его на карту в начале 1900-х годов). Две ветви EAR часто группируются с Эфиопским Разломом, чтобы сформировать Восточно-Африканскую Разломную Систему (EARS).
Таким образом, полная рифтовая система простирается на 1000 километров в одной только Африке и еще на несколько тысяч, если включить в качестве расширений Красное море и Аденский залив. Кроме того, есть несколько четко определенных, но определенно более мелких структур, называемых грабенами, которые имеют рифтообразный характер и четко связаны геологически с основными рифтами. Некоторым из них были даны названия, отражающие это, например, рифт Нянза в Западной Кении, недалеко от озера Виктория. Таким образом, то, что люди могут считать единым разломом где-то в Восточной Африке, на самом деле представляет собой серию отдельных разломных бассейнов, которые все связаны и создают отличительную геологию и топографию Восточной Африки.
Рисунок 3: «Учебник» по образованию горста и грабена (слева) в сравнении с фактическим рифтовым рельефом (вверху справа) и топографией (внизу справа). Обратите внимание, как ширина, занимаемая трапециевидными областями, подвергающимися нормальному разлому и образованию горста и грабена, увеличивается сверху вниз на левой панели. Разломы считаются экстенсиональными (континентальные плиты тянутся друг от друга) и поэтому часто демонстрируют этот тип структуры.
Нажмите, чтобы увеличить.
Как образовались эти Разломы?
Точный механизм формирования рифта является предметом споров среди геологов и геофизиков. Одна популярная модель для EARS предполагает, что повышенный тепловой поток из мантии (строго астеносферы) вызывает пару тепловых "выпуклостей" в центральной Кении и в районе Афар на севере центральной части Эфиопии. Эти выпуклости могут быть легко замечены как возвышенные возвышенности на любой топографической карте области (рисунок 1).
Когда эти выпуклости образуются, они растягивают и ломают внешнюю хрупкую кору на ряд нормальных разломов, образующих классическую структуру хорста и грабена рифтовых долин (рис. 3). Большинство современных геологических представлений считает, что выпуклости инициируются мантийными перьями под континентом, которые нагревают вышележащую кору и заставляют ее расширяться и разрушаться.
В идеале создаваемые доминантные трещины происходят по схеме, состоящей из трех трещин или зон трещин, исходящих из точки с угловым разнесением 120 градусов. Точка, из которой излучают три ветви, называется «тройным соединением» и хорошо проиллюстрирована в Афарском регионе Эфиопии (рис. 4), где две ветви заняты Красным морем и Аденским заливом, а третья рифтовая ветвь проходит на юг через Эфиопию.
Процессу растяжения, связанному с формированием рифта, часто предшествуют огромные вулканические извержения, которые протекают на больших площадях и обычно сохраняются / обнажаются по бокам рифта. Эти извержения считаются некоторыми геологами «базальтами от наводнения» - лава извергается вдоль трещин (а не у отдельных вулканов) и проходит по земле в слоях, как вода во время наводнения.
Такие извержения могут охватывать огромные площади суши и создавать огромные толщины (например, Деканские ловушки Индии и Сибирские ловушки). Если растяжение коры продолжается, она образует «растянутую зону» истонченной коры, состоящую из смеси базальтовых и континентальных пород, которая в конечном итоге опускается ниже уровня моря, как это произошло в Красном море и Аденском заливе. Дальнейшее растяжение приводит к образованию океанической коры и рождению нового океанического бассейна.
Рисунок 4: Тройной узел в Афарском регионе Эфиопии. На снимке показаны участки растянутой и океанической коры, а также участки обнаженных базальтов, которые предшествовали рифтингу. Области, не затененные или покрытые базальтами, представляют собой нормальную континентальную кору. По мере того как кора раскололась, вы в конечном итоге получили разреженную кору со сложной смесью континентальной и вулканической породы. В конечном счете кора истончается до точки, где прорываются базальты океанического типа, что является сигналом о формировании новой океанской коры. Это можно увидеть в Аденском заливе, а также на небольшом осколке в Красном море. Первоначальные масштабы паводковых базальтов были бы больше, но в рифтовой долине были захоронены большие территории в результате других извержений вулканов и отложений. Нажмите, чтобы увеличить.
Часть II. Восточно-Африканский Разлом
Если описанный процесс рифтинга происходит в континентальной обстановке, то мы имеем ситуацию, аналогичную той, которая сейчас происходит в Кении, где формируется Восточноафриканский / Грегорианский рифт. В этом случае это называется «континентальным рифтингом» (по очевидным причинам) и дает представление о том, что, возможно, было ранним развитием Эфиопского Разлома.
Как уже упоминалось в части I, рифтинг Восточной Африки осложняется тем фактом, что возникли две ветви: одна на западе, где расположены Великие африканские озера (где разлом заполнен водой), и еще одна почти параллельная трещина, расположенная примерно в 600 километрах от восток, который почти разделяет Кению с севера на юг, прежде чем въехать в Танзанию, где она, кажется, вымирает (рис. 2).
Озеро Виктория находится между этими двумя ветвями. Считается, что эти трещины обычно следуют старым швам между древними континентальными массами, которые столкнулись миллиарды лет назад, чтобы сформировать африканский кратон, и что раскол вокруг области озера Виктория произошел из-за присутствия небольшого ядра древней метаморфической породы, Кратон Танзании, который был слишком тяжел для разрыва. Поскольку трещина не могла проходить прямо через эту область, она вместо этого расходилась вокруг нее, приводя к двум ветвям, которые можно увидеть сегодня.
Как и в случае с Эфиопией, горячая точка, по-видимому, расположена под центральной Кенией, о чем свидетельствует приподнятый там топографический купол (рис. 1). Это почти в точности аналогично рифтовой Эфиопии, и на самом деле некоторые геологи предположили, что купол Кении - это та же самая горячая точка или шлейф, который привел к первоначальному эфиопскому рифтингу. Безотносительно причины ясно, что у нас есть два разрыва, которые достаточно разделены, чтобы оправдать присвоение им разных имен, но достаточно близко, чтобы предположить, что они генетически связаны.
Баринго Шарпс: На этом изображении показаны несколько неисправностей, которые постепенно удаляются. По сути, мы смотрим на края нескольких блоков горста из грабена, в котором находится озеро Баринго. Изображение авторское Алекс Гут. Нажмите, чтобы увеличить.
Другие интересные места:
Что еще мы можем сказать об Эфиопском и Кенийском рифтах? Довольно много на самом деле; Несмотря на то, что восточные и западные ветви развивались по одним и тем же процессам, они имеют совершенно разные характеры. Восточная ветвь характеризуется большей вулканической активностью, тогда как Западная ветвь характеризуется гораздо более глубокими бассейнами, которые содержат большие озера и много отложений (включая озера Танганьика, 2-е по глубине озеро в мире и Малави).
В последнее время в Эфиопском рифте наблюдаются извержения базальта и образование активной расщелины, что позволяет нам непосредственно наблюдать первоначальное образование океанических бассейнов на суше. Это одна из причин, почему Восточно-Африканская рифтовая система так интересна ученым. Большинство разломов в других частях света дошло до того, что они сейчас либо находятся под водой, либо заполнены отложениями, и поэтому их трудно изучать напрямую. Восточно-Африканская рифтовая система, тем не менее, является отличной полевой лабораторией для изучения современной, активно развивающейся рифтовой системы.
Этот регион также важен для понимания корней человеческой эволюции. Многие находки окаменелостей гоминидов встречаются в трещинах, и в настоящее время считается, что эволюция трещин могла сыграть важную роль в формировании нашего развития. Структура и эволюция рифта, возможно, сделали Восточную Африку более чувствительной к климатическим изменениям, которые приводят ко многим изменениям между влажным и засушливым периодами. Это давление окружающей среды могло послужить причиной того, что наши предки стали двуногими и более умными, пытаясь приспособиться к этим изменяющимся климатам (см. Статьи Geotimes 2008: Раскачивание колыбели человечества Бет Кристенсен и Марк Маслин, а также Тектонические гипотезы человека). Эволюция М.Ройхан Гани и Нахид Д.С. Гани).
Магматическая плотина в ущелье Ньорова: Это было сделано в ущелье Ньорова в национальном парке Хеллс Гейт. Ущелье было вырезано водой, и во многих отношениях оно весьма впечатляюще, но здесь у нас есть огненная плотина, прорезающая стену каньона, с доктором Вудом и одним из наших гидов по масштабам. Изображение авторское Алекс Гут. Нажмите, чтобы увеличить.
Выводы:
Восточно-Африканская рифтовая система представляет собой сложную систему рифтовых сегментов, которые представляют собой современный аналог, помогающий нам понять, как континенты распадаются. Это также прекрасный пример того, как много естественных систем могут быть переплетены - это уникальное геологическое окружение могло изменить местный климат, что, в свою очередь, привело к тому, что наши предки приобрели навыки, необходимые для того, чтобы идти в вертикальном положении, развивать культуру и обдумывать, как такой раскол Пришел что бы быть. Как и Гранд-Каньон, Восточно-Африканская рифтовая система должна занимать одно из первых мест в списке геологов, которые стоит посетить.
Об авторах:
Джеймс Вуд имеет докторскую степень в Университете Джона Хопкинса и в настоящее время является профессором геологии в Мичиганском технологическом университете в Хоутоне, штат Мичиган, где он преподает историю Земли, геохимию, дистанционное картографирование и проводит полевые курсы каждую весну в Восточной Африке. Его основные научные интересы - залежи энергии, в основном газа и нефти, а также полевые работы в рифтовых долинах. Более подробную информацию о полевом курсе в Восточной Африке можно найти на сайте www.geo-kenya.com.
Алекс Гут в настоящее время является кандидатом наук в Мичиганской Технологии и изучает влияние климата на пустынный лак на открытые потоки и аллювий в Восточно-Африканской рифтовой долине. Она помогает доктору Вуду в полевом лагере геологии. Недавно она подготовила геологическую карту южной половины рифтовой Кении, которую можно найти на сайте www.geo-kenya.com. Ее веб-сайт можно посмотреть по адресу: pages.mtu.edu/~alguth/.