Исследователи обнаружили новые доказательства того, что гигантский суперплюм горячей породы поднимается под Африкой, вызывая интенсивную вулканическую активность и раскалывая континент на две части.
Геологи давно знали, что Африка медленно разрывается в регионе под названием Восточно-Африканская рифтовая система (EARS), но движущая сила этого масштабного геологического процесса оставалась предметом споров. Теперь новое исследование представило геохимические доказательства того, что ранее теоретизированный суперплюм давит на африканскую кору и раскалывает ее.
Ученые обнаружили, что газы на геотермальном поле Менгаи в центральной Кении имеют химическую сигнатуру, происходящую из глубин земной мантии, вероятно, из области между нижней частью мантии и ядром. Согласно заявлению Университета Глазго в Шотландии, эта сигнатура совпадает с газами, обнаруженными в вулканических породах на севере, в Красном море, и на юге, в Малави, что указывает на то, что все эти места находятся над одной и той же глубокой мантийной породой.
"Глубинные мантийные сигнатуры, наблюдаемые в разных сегментах EARS, поразительно похожи, что позволяет предположить, что все они происходят из общего глубокого источника", — сообщила в электронном письме Live Science первый автор исследования Биин Чен, научный сотрудник Школы геонаук Эдинбургского университета в Шотландии.
Исследователи опубликовали свои выводы 12 мая в журнале Geophysical Research Letters.
EARS — крупнейшая активная континентальная рифтовая система на Земле, простирающаяся примерно на 3500 километров через Африку. Литосфера, каменистая внешняя оболочка Земли, состоящая из коры и верхней мантии, постепенно разрывается вдоль рифта в течение примерно 35 миллионов лет. Это привело к образованию сети долин, которые прорезают верхнюю часть континента от Красного моря у северо-восточной Африки до Мозамбика на юге.
Предыдущие исследования выявили признаки глубинного мантийного плюма под EARS по сигнатурам благородных газов. Благородные газы, такие как гелий и неон, редки и инертны, что означает, что они обычно не вступают в химические реакции с другими веществами. В результате они сохраняются в течение длительного времени, поэтому исследователи могут использовать их для отслеживания долгосрочных геологических процессов. Однако Чен отметила, что эти геохимические маркеры под EARS встречаются редко и часто вызывают споры.
Чтобы прояснить, что происходит под EARS, команда использовала высокоточные приборы для поиска изотопов неона (Ne) в кенийских газах — и обнаружила глубинную мантийную сигнатуру. Эта сигнатура очень похожа на наиболее древние поверхностные сигнатуры на Гавайях, которые также считаются результатом активности глубинного мантийного плюма.
"Мы были очень взволнованы, увидев предварительные данные по изотопам Ne, показывающие древнюю глубинную мантийную сигнатуру, — сказала Чен. — Но эта сигнатура слабая, и нам пришлось немало потрудиться, чтобы ее выделить. Честно говоря, момента озарения не было — мы часто сомневались в результате и потратили много часов на проверку и перепроверку данных".
После тщательной оценки данных команда убедилась, что сигнатура подлинная и совпадает с сигнатурами, обнаруженными в других частях рифта. Чен отметила, что плюм EARS, вероятно, исходит от границы ядра и мантии, расположенной примерно на глубине 2900 километров внутри Земли.
Хотя сигнатуры EARS похожи на те, что обнаружены в вулканических породах Гавайев, Чен подчеркнула, что гавайский плюм считается дискретным восходящим потоком горячей мантии (чем-то вроде лавовой лампы), тогда как плюм EARS, вероятно, имеет другую форму.
"Скорее всего, большая масса горячего плавучего материала, поднимающегося из глубин Земли, заменила мантию, которая изначально находилась под EARS, — пояснила Чен. — Поднимаясь и сталкиваясь с твердой холодной литосферой, он растекается, создавая достаточную силу, чтобы разорвать тонкую литосферу, что приводит к интенсивной вулканической активности в регионе".
