Восточно-Африканская Великая рифтовая долина — сложная рифтовая система

Часть 1. Восточно-Африканская рифтовая система

Восточно-Африканская рифтовая система — одно из геологических чудес света, место, где тектонические силы Земли создают новые плиты, разделяя старые. Иными словами, рифт можно считать расширяющимся со временем разломом в земной коре. На научном языке это продолговатый бассейн, ограниченный противоположными, крутыми обыкновенными сбросами. Геологи все еще спорят о том, как именно образуются разломы, но этот процесс так четко представлен в восточной Африке (Эфиопия—Кения—Уганда—Танзания), что геологи придумали собственное название для новой плиты; Нубийская плита занимает большую часть территории Африки, а меньшая, отдаляющаяся плита была названа Сомалийской (Рис.1). Две плиты отдаляются друг от друга и от Аравийской плиты на север. Место, где три плиты встречаются и образуют треугольник, находится в Афарском регионе в Эфиопии. Но не все рифты образуются в зоне Африканского рога, к югу также наблюдается рифтообразующая активность, распространяясь на Кениию, Танзанию и зону Великих Африканских озер. Целью данной работы было разобраться в общей геологии вышеупомянутых рифтов и обозначить геологические процессы, участвующие в их формировании.

Что представляет собой Восточно-Африканская рифтовая система?

Древнейший рифт сформировался в Афарском регионе в Эфиопии, из-за чего и получил название Эфиопский рифт. Далее на юг появляется целая серия рифтов, включая западную ветвь, рифт Альберта, который включает Великие Африканские озера, и восточную ветвь, пересекающую Кению с севера на юг по линии, проходящей немного западнее Найроби (Рис. 2). Эти две ветви получили название Восточно-Африканская рифтовая долина, хотя часть восточной ветви имеет и другие названия — Кенийский рифт или рифт Грегори (названный в честь геолога, который первым обозначил его на карте в 1900-х годах). Две Восточно-африканских ветви вместе с Эфиопским рифтом часто относят к Восточно-Африканской рифтовой системе. Общая протяженность всей рифтовой системы составляет тысячи километров в пределах одной только Африки, и еще несколько тысяч километров включая Красное море и Аденский залив. В дополнение существуют несколько хорошо сформированных, но определенно меньших по размеру образований, называемых грабенами. Грабены имеют схожую с рифтами структуру и геологически ассоциируются с крупными рифтами, благодаря чему некоторые из них получили соответствующие названия, например, Ньянза рифт, расположенный в западной Кении возле озера Виктория. Однако, то, что часто принимается за один рифт, на самом деле является чередой сформированных рифтовых бассейнов, связанных между собой и являющихся неотъемлемой частью геологии и топографии Восточной Африки.

 см. также: Ученые обнаружили гигантский резервуар магмы под Восточно-Африканским Рогом

Как образовались Восточно-Африканские рифты?

До сих пор среди геологов и геофизиков нет четкого мнения о механизме образования рифтов. Одна из наиболее распространенных моделей образования Восточно-Африканской рифтовой системы предполагает что, поднимающийся из мантии (а именно астеносферы) жаркий поток рождает так называемые „термальные купола“ в центральной Кении и Афарском регионе, в северо-центральной части Эфиопии. Эти купола, обозначенные как поднимающиеся возвышенности, можно без труда разглядеть на любой топографической карте местности (Рис.1). По мере того, как купола растут, они растягивают и разрывают верхнюю непрочную кору на ряд обыкновенных сбросов (разломов растяжения, в которых висячее крыло удаляется от лежачего крыла: прим. переводчика), образуя классические горсты и грабены в рифтовых долинах (Рис. 3). Большинство современных геологов считают, что купола образуются под воздействием магматических выбросов под континентом, нагревая налегающий слой земной коры и заставляя его расширяться и трескаться. Теоретически, доминирующие трещины встречаются в сетке, состоящей из трех трещин или зон разломов, расходясь от точки пересечения под углом в 120 градусов. Точка, от которой отходят все три ветви называется треугольником или „тройником“, и хорошо видна в Афарском регионе в Эфиопии (Рис. 4), где две ветви заняты Красным морем и Эденским заливом, а третья рифтовая ветвь тянется через Эфиопию на юг.

Процесс растягивания, ассоциирующийся с образованием рифтов, часто следует после крупных извержений вулканов, которые покрывают значительные территории и часто представлены на склонах рифта. Некоторые геологи считают такие извержения „излившимся базальтом“ — лава извергается вдоль трещин (более вероятно, чем из отдельных вулканов) и растекается по земле пластами, как вода во время наводнения. Такие извержения могут покрывать большие территории и образовывать огромные пласты (например, траппы Декана в Индии и Сибирские траппы). Если растяжение коры продолжается, образуется „зона растяжения“ тонкой коры состоящей их смеси базальтовых и континентальных пород, которая со временем опускается ниже уровня моря, как случилось в Красном море и Эденском заливе. Дальнейшее растягивание приводит к образованию океанической коры и рождению нового бассейна.

 см. также: Высокая сейсмическая активность, разрывающая Африку на две части

Часть 2. Восточно-Африканский рифт

Если вышеописанный рифтовый процесс происходит в континентальной коре, как например  в Кении, где формируется Восточно-Африканский\Грегорийский рифт, такой процесс рифтообразования называется „континентальным“, и дает представление о раннем этапе образования Эфиопского рифта.

Как отмечалось в Части 1, рифтообразование в Восточной Африке осложнено формированием двух ветвей: одна простирается на запад, где находятся Великие Африканский озера (где рифт заполнен водой); другая — это почти параллельный рифт, простирающийся на 600 километров на восток, практически разрезая территорию Кении пополам с севера на юг, до границы с Танзанией, где рифт заканчивается (Рис. 2). Озеро Виктория лежит между этими двумя ветвями. Считается, что эти рифты пролегают по тектоническим швам между древними континентальными породами, которые столкнулись миллиарды лет назад, чтобы сформировать Африканский кратон, и что разлом в районе озера Виктория появился благодаря присутствию небольшого ядра древней метаморфической породы — Танзанийский кратон, через который рифту достаточно сложно было пробиться. Так как рифт не мог пройти напрямую через эту территорию, вместо этого он отклонился и окружил ее, сформировав две ветви, которые мы можем видеть сегодня. Так же как и в Эфиопии, горячая точка похоже находится под центральной Кенией, как свидетельствует возвышающийся топографический купол (Рис. 1). Это практически точная копия Эфиопского рифта, и действительно, некоторые геологи полагают, что Кенийский купол — это точно такая же горячая точка или плюм (плюм — горячий мантийный поток: прим. переводчика), который дал начало примитивному процессу Эфиопского рифтообразования. Как бы то ни было, очевидно, что имеются два рифта, отделенных друг от друга настолько, что их следует назвать по-разному, но близкими настолько, что можно с большой долей уверенности предположить, что они имеют общее происхождение.

 см. также: В Африке рождается океан — Афарский треугольник

Другие интересные факты:

Что же еще мы может сказать об Эфиопском и Кенийском рифтах? На самом деле, достаточно многое. Хотя восточная и западная ветвь были образованы одними и теми же процессами, их характеристики значительно отличаются. Для восточной ветви характерна высокая вулканическая активность, а для западной — более глубокие бассейны с большими озерами и осадочными породами (включая озеро Танганьика — 2-ое по глубине озеро в мире, и озеро Малави).

В последнее время в зоне Эфиопского рифта наблюдаются базальтовые извержения и активное образование трещин в породе, что позволяет нам вживую наблюдать начальный этап формирования океанических бассейнов на Земле. Это еще одна причина почему ученые так интересуются Восточно-Африканской рифтовой системой. Большинство рифтов из других частей света прогрессировали до такой степени, что они находятся либо под водой, либо наполнены осадочными отложениями, и поэтому не доступны для прямого изучения. Тем временем, Восточно-Африканская рифтовая система — это отличная лаборатория для изучения современной, активно развивающейся рифтовой системы. Этот регион также важен для понимания корней человеческой эволюции. Множество остатков ископаемого человека были обнаружены в пределах рифта, поэтому считается, что эволюция рифта сыграла значительную роль в развитии человечества. Структура и эволюция рифта возможно сделали Восточную Африку более чувствительной к климатическим изменениям, которые привели к регулярной смене дождливых и засушливых периодов. Такая экологическая нагрузка возможна нужна была нашим предкам в качестве толчка к прямохождению и развитию интеллекта для более успешной адаптации к меняющемуся климату (см. Статьи Geotimes 2008: „Качая колыбель человечества“ под редакцией Бета Кристенсена и Марка Маслина, и „Тектоническая гипотеза эволюции человечества“, М. Ройхан Гани и Нахид Д.С. Гани).

 см. также: Водоворот Аденского Залива

Заключение:

Восточно-Африканская рифтовая система — это сложная система сегментов рифтов, представляющая собой модель того, как образовались континенты. Это также прекрасный пример того, как может быть переплетено множество природных систем. Уникальные геологические условия изменили местный климат, который в свою очередь заставил наших предков приобрести навыки прямохождения, развивать культуру и  размышлять по поводу того, как же мог появиться такой рифт. Также как и Большой Каньон, Восточно-Африканская рифтовая система должна быть среди первых в списке геологических чудес, которые должен посетить каждый геолог.

Об авторах:

Джеймс Вуд, кандидат философских наук в Университете им. Джона Хопкинса, в настоящем профессор геологии в Технологическом Университете штата Мичиган в Технологическом Университете штата Мичиган, в Хьютоне, где он преподает историю Земли, геохимию, картографию труднодоступных мест и руководит полевым курсом, который проходит весной каждого года в Восточной Африке. Его главные исследования касаются месторождений энергетических ресурсов, в основном нефти и газа. Он осуществляет полевые работы в рифтовых долинах. Более детальную информацию о Восточно-Африканском полевом курсе вы сможете найти здесь: www.geo-kenya.com.

Алекс Гут, кандидат философских наук в Технологическом Университете штата Мичиган, исследует влияние климата на поверхность пород в пустынях на зыбучих песках и наносных образованиях в Восточно-Африканской рифтовой долине. Она сотрудничает с Доктором Вудом в геологическом полевом лагере. Недавно госпожа Гут разработала геологическую карту южной половины Кенийского рифта, которую можно найти на страницах www.geo-kenya.com. С биографией и деятельностью госпожи Гут можно ознакомиться на ее личном сайте: www.geo.mtu.edu/~alguth.

Иллюстрации

Рис 1. Цветная цифровая модель подъема суши показывает границы тектонической плиты, контуры подъемов суши, демонстрируя термальные купола и крупные озера Восточной Африки. Топографический снимок сделан радаром космического корабля НАСА. Нажмите на картинку, что увеличить.

Рис 2. Названия сегментов Восточно-Африканской рифтовой системы. Меньшие по размеру сегменты иногда приобретают собственные названия, а имена основных рифтовых сегментов меняются в зависимости от источника. Нажмите на картинку, чтобы увеличить.

Рис 3. Формирование горстов и грабенов (слева) в сравнении с рифтовой группой пластов (справа вверху) и топографией (справа внизу). Обратите внимание на то, как пласты изображенные трапециевидными участками, превышают нормальное сбрасывание, и образование горстов и грабенов возрастает сверху вниз по шкале. Рифты считаются пространственными характеристиками (континентальные породы разъединяются) и часто изображают этот тип структуры. Топографический снимок сделан радаром космического корабля НАСА. Нажмите на картинку, чтобы увеличить.

Рис 4. Треугольник в Афарском регионе в Эфиопии. Рисунок показывает зоны растяженной океанической коры, а также зоны обнаженных платобазальтовых образований, предшествующих формированию рифтов. Незатемненные или покрытые излившимся базальтом участки представляют собой нормальную континентальную кору. По мере того, как кора отдаляется, можно увидеть тонкую кору со сложной смесью континентальных и вулканических пород. В конечном итоге, кора утончается до точки, где извергается базальт океанического типа, что является сигналом формирования новой океанической коры. Этот процесс можно наблюдать в Эденском заливе и небольшом участке Красного моря. Первоначальный размер базальтовых образований должен был быть больше, но значительные территории были погребены в рифтовой долине другими вулканическими извержениями и осадочными отложениями. Нажмите на картинку чтобы увеличить.

Рис 5. Этот рисунок показывает несколько сбросовых террас, которые все дальше отходят назад. По большому счету мы смотрим на границы нескольких блоков горстов в одном грабене, находящемся в озере Баринго. Фотография © Алекс Гут. Нажмите на картинку, чтобы увеличить.

Перевод: Ellen
Источник: Geology.com