Contenuto
- Parte I. The East African Rift System
- Cos'è il sistema Rift dell'Africa orientale?
- Come si sono formati questi Rift?
- Seconda parte. The East African Rift
- Altri punti di interesse:
- conclusioni:
- Riguardo agli Autori:
Lago Bogoria e geyser - Immagine copyright Alex Guth.
Figura 1: Modello di elevazione digitale colorato che mostra i confini della placca tettonica, i contorni degli alti di elevazione che dimostrano le protuberanze termiche e i grandi laghi dell'Africa orientale. Clicca per ingrandire. La mappa di base è un'immagine topografica radar dello Space Shuttle della NASA.
Parte I. The East African Rift System
Il East Rift System (EARS) è una delle meraviglie geologiche del mondo, un luogo dove le forze tettoniche terrestri stanno attualmente cercando di creare nuove placche dividendo quelle vecchie. In termini semplici, una frattura può essere pensata come una frattura della superficie terrestre che si allarga nel tempo, o più tecnicamente, come un bacino allungato delimitato da contrappesi ripidi che si tuffano ripidamente.
I geologi stanno ancora discutendo esattamente di come si verifichi il rifting, ma il processo è così ben mostrato in Africa orientale (Etiopia-Kenya-Uganda-Tanzania) che i geologi hanno assegnato un nome al nuovo futuro piatto; la piastra nubiana costituisce la maggior parte dell'Africa, mentre la piastra più piccola che si sta ritirando è stata chiamata la piastra somala (figura 1). Queste due piastre si stanno allontanando l'una dall'altra e anche lontano dalla piastra araba a nord.
Il punto in cui queste tre piastre si incontrano nella regione di Afar in Etiopia forma quella che viene chiamata una tripla giunzione. Tuttavia, tutte le fratture nell'Africa orientale non si limitano al Corno d'Africa; c'è molta attività di rifting anche più a sud, estendendosi in Kenya, Tanzania e nella regione dei Grandi Laghi in Africa. Lo scopo di questo articolo è discutere la geologia generale di queste fratture ed evidenziare i processi geologici coinvolti nella loro formazione.
Figura 2: Nomi dei segmenti Rift per East African Rift System. A volte ai segmenti più piccoli viene assegnato il proprio nome e i nomi dati ai segmenti di spaccatura principali cambiano a seconda della fonte. Clicca per ingrandire. La mappa di base è un'immagine topografica radar dello Space Shuttle della NASA.
Cos'è il sistema Rift dell'Africa orientale?
La spaccatura più antica e meglio definita si verifica nella regione di Afar in Etiopia e questa spaccatura è di solito indicata come Rift etiopico. Più a sud si verificano una serie di fratture che includono un ramo occidentale, il "Lago Albert Rift" o "Albertine Rift" che contiene i Grandi Laghi dell'Africa orientale e un ramo orientale che taglia in due all'incirca il Kenya da nord a sud su una linea leggermente a ovest di Nairobi (Figura 2).
Questi due rami insieme sono stati definiti East Rift (EAR), mentre parti del ramo orientale sono state variamente definite Kenya Rift o Gregory Rift (dal nome del geologo che per primo lo ha mappato nei primi anni del 1900). Le due filiali EAR sono spesso raggruppate con l'Ethiopian Rift per formare l'East Africa Rift System (EARS).
Pertanto, il sistema completo di fratture si estende per migliaia di chilometri nella sola Africa e diverse altre 1000 se includiamo il Mar Rosso e il Golfo di Aden come estensioni. Inoltre ci sono diverse strutture ben definite ma decisamente più piccole, chiamate grabens, che hanno un carattere simile a una spaccatura e sono chiaramente associate geologicamente alle fratture maggiori. Ad alcuni di questi sono stati dati nomi che riflettono questo come il Nyanza Rift nel Kenya occidentale vicino al Lago Vittoria. Pertanto, ciò che la gente potrebbe assumere come una singola spaccatura da qualche parte nell'Africa orientale è in realtà una serie di bacini di spaccatura distinti che sono tutti collegati e producono la geologia e la topografia distintive dell'Africa orientale.
Figura 3: Formazione di horst e graben "da manuale" (a sinistra) rispetto al terreno di frattura effettivo (in alto a destra) e alla topografia (in basso a destra). Notare come la larghezza occupata dalle aree trapezoidali soggette a faglia normale e la formazione di horst e graben aumenta dall'alto verso il basso nel pannello di sinistra. Le fratture sono considerate caratteristiche estensive (le placche continentali si stanno staccando) e spesso mostrano questo tipo di struttura.
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Come si sono formati questi Rift?
L'esatto meccanismo di formazione della frattura è un dibattito in corso tra geologi e geofisici. Un modello popolare per le EARS presume che l'elevato flusso di calore dal mantello (rigorosamente l'astenosfera) stia causando una coppia di "rigonfiamenti" termici nel Kenya centrale e nella regione di Afar nell'Etiopia centro-settentrionale. Questi rigonfiamenti possono essere facilmente visti come altopiani elevati su qualsiasi mappa topografica dell'area (Figura 1).
Man mano che si formano questi rigonfiamenti, si allungano e si fratturano la fragile crosta esterna in una serie di difetti normali che formano la classica struttura horst e graben delle valli di frattura (Figura 3). La maggior parte del pensiero geologico attuale sostiene che i rigonfiamenti sono innescati da pennacchi di mantello sotto il continente che riscaldano la crosta sovrastante e la fanno espandere e fratturare.
Idealmente, le fratture dominanti create si verificano in uno schema costituito da tre fratture o zone di frattura che si irradiano da un punto con una separazione angolare di 120 gradi. Il punto da cui si irradiano i tre rami è chiamato "tripla giunzione" ed è ben illustrato nella regione di Afar in Etiopia (Figura 4), dove due rami sono occupati dal Mar Rosso e dal Golfo di Aden e il terzo ramo di frattura corre a sud attraverso l'Etiopia.
Il processo di stiramento associato alla formazione della frattura è spesso preceduto da enormi eruzioni vulcaniche che scorrono su vaste aree e sono solitamente conservate / esposte sui fianchi della frattura. Queste eruzioni sono considerate da alcuni geologi "basalti alluvionali" - la lava viene eruttata lungo le fratture (piuttosto che sui singoli vulcani) e scorre sulla terra in fogli come l'acqua durante un'inondazione.
Tali eruzioni possono coprire vaste aree di terra e sviluppare enormi spessori (le trappole Deccan dell'India e le trappole siberiane sono esempi). Se l'allungamento della crosta continua, forma una "zona allungata" di crosta diluita costituita da un mix di rocce basaltiche e continentali che alla fine scende sotto il livello del mare, come è accaduto nel Mar Rosso e nel Golfo di Aden. Un ulteriore allungamento porta alla formazione della crosta oceanica e alla nascita di un nuovo bacino oceanico.
Figura 4: Tripla giunzione nella regione di Afar in Etiopia. L'immagine mostra le aree della crosta allungata e oceanica, nonché le aree dei basalti alluvionati esposti che hanno preceduto la frattura. Le aree non ombreggiate o coperte da basalti alluvionali rappresentano la normale crosta continentale. Man mano che la crosta viene smontata, si ottiene una crosta diluita con una complessa miscela di roccia continentale e vulcanica. Alla fine la crosta si assottiglia al punto in cui scoppiano basalti di tipo oceanico che è il segnale che si sta formando una nuova crosta oceanica. Questo può essere visto nel Golfo di Aden e un piccolo frammento nel Mar Rosso. L'estensione originale dei basalti alluvionali sarebbe stata maggiore, ma ampie aree sono state sepolte all'interno della Rift Valley da altre eruzioni vulcaniche e sedimenti. Clicca per ingrandire.
Seconda parte. The East African Rift
Se il processo di rifting descritto si verifica in un ambiente continentale, allora abbiamo una situazione simile a quella che sta avvenendo in Kenya, dove si sta formando il East African / Gregory Rift. In questo caso viene definito "rifting continentale" (per ovvie ragioni) e offre uno sguardo a quello che potrebbe essere stato il primo sviluppo della Rift etiopica.
Come menzionato nella Parte I, la frattura dell'Africa orientale è complicata dal fatto che si sono sviluppati due rami, uno ad ovest che ospita i Grandi Laghi africani (dove la spaccatura si riempiva d'acqua) e un altro spaccatura quasi parallela a circa 600 chilometri dal est che quasi separa il Kenya da nord a sud prima di entrare in Tanzania dove sembra estinguersi (Figura 2).
Il lago Vittoria si trova tra questi due rami. Si pensa che queste fratture seguano generalmente vecchie suture tra antiche masse continentali che si sono scontrate miliardi di anni fa per formare il cratere africano e che la divisione attorno alla regione del Lago Vittoria si è verificata a causa della presenza di un piccolo nucleo di antica roccia metamorfica, il Cratere della Tanzania, che era troppo difficile da spezzare. Poiché la spaccatura non poteva attraversare direttamente questa zona, invece si scostò attorno ad essa portando ai due rami che si possono vedere oggi.
Come nel caso dell'Etiopia, un punto caldo sembra essere situato sotto il Kenya centrale, come evidenziato dalla cupola topografica sopraelevata (Figura 1). Questo è quasi esattamente analogo alla spaccatura dell'Etiopia e, in effetti, alcuni geologi hanno suggerito che la cupola del Kenya è lo stesso punto caldo o pennacchio che ha dato origine alla frattura etiopica iniziale. Qualunque sia la causa, è chiaro che abbiamo due fratture che sono abbastanza separate da giustificare l'assegnazione di nomi diversi, ma abbastanza vicine da suggerire che siano geneticamente correlate.
Scarpette Baringo: Questa immagine mostra diverse faglie che sono progressivamente più lontane. Sostanzialmente stiamo osservando i bordi di diversi isolati dall'interno di un graben che contiene il lago Baringo. Immagine copyright Alex Guth. Clicca per ingrandire.
Altri punti di interesse:
Cos'altro possiamo dire delle spaccature etiopiche e del Kenya? Abbastanza molto in realtà; anche se i rami orientale e occidentale sono stati sviluppati con gli stessi processi, hanno caratteri molto diversi. Il ramo orientale è caratterizzato da una maggiore attività vulcanica mentre il ramo occidentale è caratterizzato da bacini molto più profondi che contengono grandi laghi e molti sedimenti (tra cui i laghi Tanganica, il secondo lago più profondo del mondo e il Malawi).
Recentemente, nella Rift etiopica sono state osservate eruzioni di basalto e formazione attiva di fessure che ci consentono di osservare direttamente la formazione iniziale di bacini oceanici sulla terra. Questo è uno dei motivi per cui il Sistema Rift dell'Africa orientale è così interessante per gli scienziati. La maggior parte delle fratture in altre parti del mondo sono progredite al punto che ora sono sott'acqua o sono state riempite di sedimenti e sono quindi difficili da studiare direttamente. Il East Rift System, tuttavia, è un eccellente laboratorio sul campo per studiare un sistema di fratture moderno e attivamente sviluppato.
Questa regione è anche importante per comprendere le radici dell'evoluzione umana. Numerosi reperti fossili di ominidi si verificano all'interno della spaccatura, e attualmente si pensa che l'evoluzione delle spaccature possa aver giocato un ruolo fondamentale nel modellare il nostro sviluppo. La struttura e l'evoluzione della spaccatura potrebbero aver reso l'Africa orientale più sensibile ai cambiamenti climatici che portano a molte alternanze tra periodi umidi e aridi. Questa pressione ambientale avrebbe potuto essere la spinta necessaria per i nostri antenati a diventare bipedi e più intelligenti mentre cercavano di adattarsi a questi climi mutevoli (vedi articoli di Geotimes 2008: Rocking the Cradle of Humanity di Beth Christensen e Mark Maslin e Tectonic Hypotheses of Human Evolution di M.Royhan Gani e Nahid DS Gani).
Diga ignea nella gola di Njorowa: Questo è stato preso nella gola di Njorowa nel parco nazionale di Hells Gate. La gola è stata scolpita dall'acqua ed è abbastanza spettacolare per molti aspetti, ma qui abbiamo una diga ignea che attraversa il muro del canyon, con il Dr. Wood e una delle nostre guide per la scala. Immagine copyright Alex Guth. Clicca per ingrandire.
conclusioni:
L'East African Rift System è un sistema complicato di segmenti di frattura che forniscono un analogo moderno per aiutarci a capire come i continenti si rompono. È anche un ottimo esempio di quanti sistemi naturali possono essere intrecciati - questa impostazione geologica unica potrebbe aver alterato il clima locale che potrebbe aver a sua volta indotto i nostri antenati a sviluppare le abilità necessarie per camminare in posizione verticale, sviluppare la cultura e meditare su come tale spaccatura Venuto per essere. Proprio come il Grand Canyon, l'East African Rift System dovrebbe essere in cima a qualsiasi elenco di geologi di meraviglie geologiche da visitare.
Riguardo agli Autori:
James Wood ha conseguito un dottorato di ricerca presso la Johns Hopkins University ed è attualmente professore di geologia presso la Michigan Technological University di Houghton, nel Michigan, dove insegna Storia della Terra, Geochimica, Mappatura remota e conduce un corso di campo ogni primavera in Africa orientale. I suoi principali interessi di ricerca sono i depositi di energia, principalmente gas e petrolio, e il lavoro sul campo nelle valli di frattura. Maggiori informazioni sul corso sul campo dell'Africa orientale sono disponibili all'indirizzo www.geo-kenya.com.
Alex Guth è attualmente dottorando presso la Michigan Tech e sta esaminando gli effetti del clima sulla vernice del deserto sui flussi esposti e l'alluvio nella Rift Valley dell'Africa orientale. Assiste il Dr. Wood con il campo di geologia. Di recente ha prodotto una mappa geologica della metà meridionale del Kenya Rift che può essere trovata su www.geo-kenya.com. Il suo sito web può essere visualizzato su: pages.mtu.edu/~alguth/.