Gli scienziati hanno scoperto la fonte di una deformazione insolita nella più grande spaccatura continentale della Terra

Le simulazioni al computer confermano che il superelemento africano provoca deformazioni insolite e anisotropia sismica parallele alla faglia rilevata sotto l’East African Rift System.

Il geofisico dott. Questo processo si riferisce all’allungamento della litosfera, il duro strato esterno della Terra. Man mano che la litosfera diventa più stretta, le parti superiori della litosfera subiscono fragili cambiamenti, che portano a fratture nelle rocce e terremoti.

Stamp, che studia questi processi utilizzando la modellazione al computer e GPS Per mappare i movimenti della superficie con precisione millimetrica, confronta i diversi modelli di deformazione del continente che si spacca giocando con uno stupido mastice.

“Se colpisci lo stucco anticellulite con un martello, può rompersi e rompersi”, ha detto Stamps, professore associato presso il Dipartimento di Scienze della Terra, parte del College of Science della Virginia Tech. “Ma se lo allenti lentamente, lo stupido mastice si espande. Quindi, su diverse scale temporali, la litosfera terrestre si comporta in modi diversi”.

Che si espanda o si rompa, la deformazione che deriva da una spaccatura continentale di solito segue schemi direzionali prevedibili rispetto alla spaccatura: la deformazione tende ad essere perpendicolare alla spaccatura. L’East African Rift System, il più grande sistema di spaccatura continentale sulla Terra, ha quelle deformazioni verticali. Ma dopo aver misurato il sistema di faglie con strumenti GPS per più di 12 anni, Stamps ha notato anche una deformazione che andava nella direzione opposta, parallela alle faglie del sistema. Il suo team al Laboratorio di Geodesia e Fisica Tettonica ha lavorato per scoprire perché.

Assistente Professore Dott. Sara Francobolli. Credito: Virginia Tech

In un recente studio pubblicato su Giornale di ricerca geofisica, il team ha esplorato i processi alla base dell’East African Rift System utilizzando la modellazione termica 3D sviluppata dal primo autore dello studio, Tahiri Rajaonarisson, un ricercatore post-dottorato presso il New Mexico Tech che ha ricevuto un dottorato di ricerca. presso Virginia Tech come membro dello Stamps Lab. I suoi modelli hanno mostrato che la deformazione a spaccatura parallela del sistema di spaccatura è guidata dal flusso del mantello verso nord associato alla Grande superficie africana, un massiccio sollevamento del mantello che sale dalle profondità della Terra sotto l’Africa sud-occidentale e si estende a nord-est attraverso il continente, diventando meno profondo . Perché si estende a nord.

Le loro scoperte, combinate con le intuizioni di uno studio pubblicato dai ricercatori nel 2021 utilizzando le tecniche di modellazione Rajaonarisson, potrebbero aiutare a chiarire il dibattito scientifico su quali forze motrici delle placche dominano l’East African Rift System, il che spiega sia la deformazione perpendicolare che il rifting parallelo. . Le forze di galleggiamento nella litosfera, le forze di trascinamento nel mantello o entrambe.

In qualità di ricercatore post-dottorato, Stamps ha iniziato a osservare l’insolita deformazione di rifting parallela del sistema dell’Africa orientale utilizzando i dati delle stazioni GPS che misurano i segnali di oltre 30 satelliti in orbita attorno alla Terra, da circa 25.000 chilometri di distanza. Le sue osservazioni hanno aggiunto uno strato di complessità al dibattito su ciò che guida il sistema di faglie.

Alcuni scienziati teorizzano che l’East African Rift sia guidato principalmente dalle forze di galleggiamento nella litosfera, che sono forze relativamente poco profonde attribuite principalmente all’elevata topografia del sistema di rift, noto come African Superwell, e alle differenze di densità nella litosfera. Altri indicano le forze di trascinamento del mantello orizzontale, le forze più profonde derivanti dalle interazioni con il mantello che scorre orizzontalmente sotto l’Africa orientale, come motore sottostante.

Il gruppo Studio 2021 Ha scoperto attraverso simulazioni al computer 3D che la crepa e la sua deformazione potrebbero essere causate da una combinazione delle due forze. I loro modelli hanno mostrato che le forze di galleggiamento nella litosfera erano responsabili della più prevedibile deformazione della fessura verticale, ma queste forze non possono spiegare la deformazione anomala parallela alla faglia catturata dalle misurazioni GPS di Stamps.

Nel loro studio appena pubblicato, Rajaonarison ha utilizzato ancora una volta la modellazione termomeccanica 3D, questa volta per concentrarsi sulla fonte delle deformazioni parallele alla fessura. I suoi modelli confermano che il superpennacchio africano è responsabile delle deformazioni insolite e dell’anisotropia sismica parallela alla faglia osservata sotto l’East African Rift System.

L’anisotropia sismica è l’orientamento o l’allineamento delle rocce in una direzione specifica in risposta al flusso del mantello, alle sacche di fusione o ai tessuti strutturali preesistenti nella litosfera, ha affermato Stamps. In questo caso, l’allineamento roccioso ha seguito la direzione verso nord del grande flusso del mantello africano, indicando il flusso del mantello come fonte.

“Stiamo dicendo che il flusso del mantello non sta guidando la spaccatura ortogonale est-ovest di una certa deformazione, ma può causare una deformazione anomala verso nord parallela alla spaccatura”, ha detto Rajaonarisson. “Abbiamo confermato le idee precedenti secondo cui le forze di galleggiamento nella litosfera stanno guidando la spaccatura, ma forniamo nuove informazioni sul fatto che nell’Africa orientale possono verificarsi deformazioni anomale”.

Sapere di più sui processi coinvolti nel rifting continentale, compresi quelli anomali, aiuterà gli scienziati a districare la complessità dietro la disgregazione dei continenti, qualcosa che hanno cercato per decenni. “Siamo entusiasti di questo risultato della modellazione numerica del Dr. Rajaonarison perché fornisce nuove informazioni sui complessi processi che modellano la superficie terrestre attraverso il rifting continentale”, ha affermato Stamps.

Riferimento: “A Geodynamic Investigation of Lithospheric and Feather Interactions Below the East African Rift” di Taheri A. Rajaonarison e il Dott. Sarah Stamps, John Nalipov, Andrew Nibbled e Emmanuelle A. Giornale di ricerca geofisica, Terra solida.
doi: 10.1029/2022JB025800