Các mô phỏng trên máy tính xác nhận rằng siêu nguyên tố châu Phi gây ra các biến dạng bất thường và dị hướng địa chấn song song với đứt gãy được phát hiện bên dưới Hệ thống Rạn nứt Đông Phi.

Nhà địa vật lý Dr. Quá trình này liên quan đến sự kéo dài của thạch quyển, lớp ngoài cứng của Trái đất. Khi thạch quyển trở nên chặt hơn, các phần trên của thạch quyển trải qua những thay đổi giòn, dẫn đến nứt đá và động đất.

Stamp, người nghiên cứu các quy trình này bằng cách sử dụng mô hình máy tính và GPS Để lập bản đồ các chuyển động trên bề mặt với độ chính xác đến từng milimet, anh ấy so sánh các kiểu biến dạng khác nhau của lục địa rạn nứt bằng cách chơi với chất dẻo ngớ ngẩn.

Stamps, phó giáo sư tại Khoa Khoa học Trái đất, một phần của Đại học Khoa học Virginia Tech, cho biết: “Nếu bạn dùng búa đập vào chất độn cellulite, nó có thể bị nứt và vỡ. “Nhưng nếu bạn nới lỏng nó từ từ, lớp bột nhão ngớ ngẩn sẽ nở ra. Vì vậy, ở các thang thời gian khác nhau, thạch quyển của Trái đất hoạt động theo những cách khác nhau.”

Cho dù mở rộng hay phá vỡ, biến dạng đi kèm với rạn nứt lục địa thường tuân theo các mô hình định hướng có thể dự đoán được đối với vết nứt: biến dạng có xu hướng vuông góc với vết nứt. Hệ thống rạn nứt Đông Phi, hệ thống rạn nứt lục địa lớn nhất trên Trái đất, có những biến dạng thẳng đứng đó. Nhưng sau hơn 12 năm đo đạc hệ thống lỗi bằng thiết bị GPS, Stamps cũng nhận thấy một sự biến dạng diễn ra theo hướng ngược lại, song song với các lỗi của hệ thống. Nhóm của cô tại Phòng thí nghiệm Vật lý Trắc địa và Kiến tạo đã làm việc để tìm hiểu lý do tại sao.

Trợ lý Giáo sư Dr. Tem Sarah. Tín dụng: Công nghệ Virginia

Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý, nhóm đã khám phá các quy trình đằng sau Hệ thống Rạn nứt Đông Phi bằng cách sử dụng mô hình nhiệt 3D được phát triển bởi tác giả đầu tiên của nghiên cứu, Tahiri Rajaonarisson, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại New Mexico Tech, người đã nhận bằng Tiến sĩ. tại Virginia Tech với tư cách là thành viên của Phòng thí nghiệm tem. Các mô hình của ông cho thấy sự biến dạng song song của hệ thống khe nứt được thúc đẩy bởi dòng chảy của lớp phủ về phía bắc liên quan đến Bề mặt Châu Phi Lớn, một lực nâng khổng lồ của lớp phủ lên từ độ sâu của Trái đất bên dưới tây nam châu Phi và kéo dài về phía đông bắc qua lục địa, trở nên nông hơn . Bởi vì nó kéo dài về phía bắc.

Phát hiện của họ, kết hợp với những hiểu biết sâu sắc từ một nghiên cứu mà các nhà nghiên cứu công bố vào năm 2021 bằng cách sử dụng kỹ thuật lập mô hình Rajaonarisson, có thể giúp làm sáng tỏ cuộc tranh luận khoa học về lực đẩy mảng nào chi phối Hệ thống Khe nứt Đông Phi, giải thích cho cả biến dạng vuông góc và rạn nứt song song. . Lực nổi trong thạch quyển, lực kéo trong lớp phủ hoặc cả hai.

Là một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, Stamps bắt đầu quan sát sự biến dạng rạn nứt song song, bất thường của Hệ thống Đông Phi bằng cách sử dụng dữ liệu từ các trạm GPS đo tín hiệu từ hơn 30 vệ tinh quay quanh Trái đất, cách xa khoảng 25.000 km. Những quan sát của cô ấy đã tạo thêm một lớp phức tạp cho cuộc tranh luận về điều gì thúc đẩy hệ thống lỗi.

Một số nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng Rạn nứt Đông Phi chủ yếu được điều khiển bởi các lực nổi trong thạch quyển, lực tương đối nông được quy cho chủ yếu là do địa hình cao của hệ thống rạn nứt, được gọi là Siêu giếng châu Phi, và sự khác biệt về mật độ trong thạch quyển. Những người khác chỉ ra lực kéo của lớp phủ nằm ngang, những lực sâu hơn phát sinh từ các tương tác với lớp phủ chảy ngang bên dưới Đông Phi, là động lực cơ bản.

đội học 2021 Qua các mô phỏng máy tính 3D, ông đã phát hiện ra rằng vết nứt và sự biến dạng của nó có thể được điều khiển bởi sự kết hợp của hai lực. Các mô hình của họ cho thấy các lực nổi trong thạch quyển chịu trách nhiệm cho sự biến dạng vết nứt dọc dễ đoán hơn, nhưng các lực này không thể giải thích sự biến dạng dị thường song song với vết đứt gãy do các phép đo GPS của Stamps ghi lại.

Trong nghiên cứu mới được công bố của họ, Rajaonarison một lần nữa sử dụng mô hình cơ nhiệt 3D, lần này để tập trung vào nguồn gốc của các biến dạng song song với vết nứt. Các mô hình của ông xác nhận rằng siêu chùm châu Phi chịu trách nhiệm cho các biến dạng bất thường cũng như dị hướng địa chấn song song với đứt gãy quan sát được trong Hệ thống đứt gãy Đông Phi.

Stamps cho biết, bất đẳng hướng địa chấn là sự định hướng hoặc sắp xếp của các tảng đá theo một hướng cụ thể để phản ứng với dòng chảy của lớp phủ, các túi tan chảy hoặc các cấu trúc có sẵn trong thạch quyển. Trong trường hợp này, sự thẳng hàng của đá đi theo hướng bắc của dòng chảy lớn của lớp phủ châu Phi, cho thấy dòng chảy của lớp phủ là nguồn gốc của nó.

Rajaonarisson cho biết: “Chúng tôi đang nói rằng dòng chảy của lớp phủ không điều khiển vết nứt trực giao theo hướng đông-tây của một số biến dạng, nhưng có thể gây ra biến dạng dị thường về phía bắc song song với vết nứt”. “Chúng tôi đã xác nhận những ý kiến ​​trước đây rằng lực nổi trong thạch quyển đang tạo ra vết nứt, nhưng chúng tôi cung cấp cái nhìn sâu sắc mới rằng sự biến dạng bất thường có thể xảy ra ở Đông Phi.”

Biết thêm về các quá trình liên quan đến rạn nứt lục địa, bao gồm cả những quá trình dị thường, sẽ giúp các nhà khoa học gỡ rối sự phức tạp đằng sau sự chia cắt lục địa, điều mà họ đã cố gắng trong nhiều thập kỷ. Stamps cho biết: “Chúng tôi rất vui mừng về kết quả này từ mô hình số của Tiến sĩ Rajaonarison vì nó cung cấp thông tin mới về các quá trình phức tạp hình thành nên bề mặt Trái đất thông qua sự rạn nứt lục địa”.

Tham khảo: “Một cuộc điều tra địa động lực về các tương tác giữa thạch quyển và lông vũ bên dưới vết nứt Đông Phi” của Taheri A. Rajaonarison và Dr. Sarah Stamps, John Nalipov, Andrew Nibbled và Emmanuelle A. Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý, Trái đất rắn.
doi: 10.1029/2022JB025800