Африка может разделиться на две части из-за нового тектонического разлома в Замбии
Тектонические процессы колоссального масштаба не всегда начинаются с разрушительных землетрясений или мощных извержений вулканов.
Формирование новых границ тектонических плит обычно сопровождается заметными геологическими изменениями. Разрывы плит провоцируют землетрясения, вулканическую активность и постепенно формируют новые ландшафты, которые можно отслеживать даже по геологическим картам.
Однако самый явный признак формирования такого разлома в центральной Замбии был обнаружен не на сейсмометре, а в воде горячего источника, пишет Earth. Газ, выходивший вместе с пузырьками, поступал из глубин, которые не должны легко соединяться с поверхностью.
Источники расположены вдоль рифта Кафуэ — длинной трещины в земной коре, которая пролегает через Замбию. Исследователи давно подозревали, что рифт все еще может быть активным. До этого исследования никто не мог это доказать.
Майк Дейли, профессор наук о Земле из Оксфордского университета, возглавил команду, которая отправилась искать ответ в самых бурных водах. Его группа взяла пробы газа из восьми геотермальных скважин и источников по всему региону. Шесть находились внутри предполагаемой рифтовой зоны. Две располагались на стабильной территории за ее пределами.
Отбор проб из источников
На каждом объекте команда собирала газ, свободно бурлящий в воде, и запечатывала его в медные трубки. Вернувшись в Оксфорд, они проанализировали каждый образец на наличие следов изотопов гелия и других элементов.
Изотопы — это разные версии одного и того же элемента, идентичные химически, но немного отличающиеся по массе. Пропорции определенных изотопов в газе раскрывают, где он находился. Кора и мантия оставляют совершенно разные следы.
Подсказка гелия
Мантия Земли — слой раскаленной породы, находящийся под корой, — содержит разновидность гелия, которая чрезвычайно редко встречается на поверхности. Породы коры генерируют другую версию в результате медленного радиоактивного распада. Соотношение между ними показывает, где зародился любой образец газа.
В предыдущих работах в Йеллоустоне это измерение использовалось для выявления связей с глубокой магмой. Здесь же следы указывают на газы, поднимающиеся из пород примерно на глубине от 40 до 160 километров под поверхностью.
Газ из шести источников внутри рифта Кафуэ показал четкий мантийный компонент, который не был обнаружен в двух источниках за пределами рифта. Контраст оказался достаточно резким, чтобы исключить загрязнение воздухом или обычный шум земной коры.
«Горячие источники вдоль рифта Кафуэ в Замбии имеют изотопные сигнатуры гелия, которые указывают на то, что источники имеют прямую связь с мантией Земли», — пояснил Дейли.
Другой рифт Африки
Показатели из рифта Кафуэ попали в тот же диапазон, что и образцы из Восточно-Африканской рифтовой системы — древней трещины на севере, которая раскрывается на протяжении миллионов лет.
Это сделало сравнение полезным. Восточный рифт Африки продвинулся дальше, с действующими вулканами и углубляющимися долинами, история которых насчитывает миллионы лет. Образцы из Замбии соответствовали более ранней стадии того же процесса. Трещина только начинает доходить до горячей породы. Мантийные флюиды находят путь наверх. Вулканов пока нет.
Распадающийся континент
Если рифт Кафуэ действительно пробивает твердую внешнюю оболочку Земли, это часть чего-то гораздо большего. Зона разлома простирается примерно на 2500 километров — от Танзании вниз через Ботсвану и до Намибии.
Исследователи называют ее Юго-Западным Африканским рифтом, и если она продолжит развиваться, то может расколоть Африку пополам вдоль новой границы плит.
На протяжении десятилетий ученые предполагали, что Восточная Африка однажды отделится от континента вдоль Большой рифтовой долины. Возможно, так и будет. Но это рифтообразование продвигается медленно, а геометрия вокруг Африки сопротивляется.
Юго-западный путь может оказаться быстрее. Лежащая в основе геология там более удачно согласуется с океаническими хребтами по обе стороны континента, что облегчает полный разрыв.
«Рифт может стать границей плиты, но обычно активность рифта прекращается до момента распада литосферы и формирования границы плиты», — подчеркнул Дейли.
Рифты могут давать энергию
Открытие имеет практическое значение. Рифты на ранней стадии могут производить геотермальное тепло, а также карманы гелия и водорода, еще не разбавленные вулканическими газами.
Замбия уже проводит геотермальные исследования вдоль рифта Кафуэ в надежде производить электроэнергию на местном уровне. Новые свидетельства мантийной связи делают эти перспективы значительно более интересными.
Мировые запасы гелия ограничены, при этом он востребован в медицинских сканерах, микросхемах и ракетном топливе. Водород, который все чаще ищут в качестве чистого топлива, также может накапливаться в ранних рифтах.
Недавние работы в аналогичных условиях выделили рифты на ранней стадии как одни из самых перспективных мест для поиска этих ресурсов. Кафуэ пополнил этот короткий список.
Более широкие последствия исследования
До этого исследования никто прямо не подтверждал, что рифт Кафуэ разрывает мантию Земли. Геохимия теперь восполняет этот пробел. Крайние разломы активны, кора растрескивается, и газ из глубоких недр уже достиг поверхности — по крайней мере, вдоль исследованного участка.
Дейли осторожен в оценках того, насколько далеко это можно применить.
«Однако это исследование основано на анализе гелия в одном общем районе Юго-Западной Африканской рифтовой системы, длина которой составляет тысячи километров», — заявил он.
Дополнительные полевые работы вдоль остальной части рифта, включая сегменты в Ботсване и Намибии, уже ведутся, результаты ожидаются позднее в этом году.
Что меняется, так это дискуссия о возможном распаде Африки. Восточная Африка долгое время находилась в центре внимания. Теперь Замбия становится серьезным кандидатом на место, где может сформироваться следующая настоящая граница плит Африки.
