Shkencëtarët zbulojnë burimin e deformimit të pazakontë në çarjen më të madhe kontinentale të Tokës

Simulimet kompjuterike konfirmojnë se Superplume Afrikane shkakton deformime të pazakonta dhe anizotropinë sizmike paralele të çarjes, të zbuluara nën Sistemin Rift të Afrikës Lindore.

Shpërthimi kontinental përfshin një kombinim të shtrirjes dhe thyerjes që depërton thellë brenda Tokës, shpjegon gjeofizikanti D. Sarah Stamps. Ky proces ka të bëjë me zgjatjen e litosferës, shtresës së jashtme të ngurtë të Tokës. Ndërsa bëhet më e tendosur, pjesët e sipërme të litosferës pësojnë ndryshime të brishta, duke çuar në thyerje shkëmbi dhe tërmete.

Stamps, i cili studion këto procese duke përdorur modelimin kompjuterik dhe GPS për të hartuar lëvizjet e sipërfaqes me saktësi milimetrike, krahason stilet e ndryshme të deformimit të një kontinenti të çarë me lojën me Silly Putty.

“Nëse e godet Silly Putty me një çekiç, ai në fakt mund të plasaritet dhe të thyhet,” tha Stamps, profesor i asociuar në Departamentin e Gjeoshkencave, pjesë e Kolegjit Tech të Shkencave në Virginia . “Por nëse e shkëputni ngadalë, stuko pa kuptim shtrihet. Pra, në shkallë të ndryshme kohore, litosfera e Tokës sillet në mënyra të ndryshme.”

Qoftë në shtrirje apo thyerje, deformimi që vjen me çarjen kontinentale zakonisht ndjek modele të parashikueshme drejtimi në lidhje me çarjen: Deformimi tenton të jetë pingul me çarjen. Sistemi i çarjes së Afrikës Lindore, sistemi më i madh i çarjeve kontinentale në Tokë, ka ato deformime të çara-pingule. Por pas matjes së sistemit të çarjes me instrumente GPS për më shumë se 12 vjet, Stamps vërejti edhe deformime që shkuan në drejtim të kundërt, paralel me çarjet e sistemit. Ekipi i saj në Laboratorin e Gjeodezisë dhe Tektonofizikës ka punuar për të zbuluar pse.

Në një studim të fundit të botuar në Journal of Geophysical Research , ekipi eksploroi proceset pas Sistemit Rift të Afrikës Lindore duke përdorur modelimin termomekanik 3D të zhvilluar nga autori i parë i studimit, Tahiry Rajaonarison, një studiues postdoktoral në New Mexico Tech i cili fitoi doktoraturën e tij. . në Virginia Tech si anëtar i laboratorit të Stamps. Modelet e tij treguan se deformimi i pazakontë, paralel me çarje të sistemit të çarjes nxitet nga rrjedha e mantelit në veri, e lidhur me Superplumin Afrikan, një ngritje masive e mantelit që ngrihet nga thellësia e Tokës nën Afrikën jugperëndimore dhe shkon në verilindje përgjatë kontinentit, duke u bërë më i cekët. ndërsa shtrihet drejt veriut.

Gjetjet e tyre, të kombinuara me njohuritë nga një studim i botuar në vitin 2021, duke përdorur teknikat e modelimit të Rajaonarison, mund të ndihmojnë në sqarimin e debatit shkencor mbi të cilat forcat lëvizëse të pllakave dominojnë sistemin e çarjes së Afrikës Lindore, duke llogaritur si deformimin e tij pingul dhe të çarë-paralel. : forcat e lëvizjes litosferike, forcat tërheqëse të mantelit, ose të dyja.

Si një studiues postdoktoral, Stamps filloi të vëzhgonte deformimin e pazakontë, paralel me çarje të Sistemit Rift të Afrikës Lindore duke përdorur të dhëna nga stacionet GPS që matën sinjalet nga më shumë se 30 satelitë që orbitonin Tokën, nga rreth 25,000 kilometra larg. Vëzhgimet e saj i kanë shtuar një shtresë kompleksiteti debatit rreth asaj që drejton sistemin e çarjes.

Disa shkencëtarë e shohin çarjen në Afrikën Lindore si të nxitur kryesisht nga forcat e lëvizjes litosferike, të cilat janë forca relativisht të cekëta që i atribuohen kryesisht topografisë së lartë të sistemit të çarjes, të njohur si Superswell Afrikan, dhe ndryshimeve të densitetit në litosferë. Të tjerë tregojnë për forcat e tërheqjes horizontale të mantelit, forcat më të thella që lindin nga ndërveprimet me mantelin që rrjedhin horizontalisht nën Afrikën Lindore, si shtytësi kryesor.

Studimi i ekipit të vitit 2021 zbuloi përmes simulimeve llogaritëse 3D se çarja dhe deformimi i saj mund të nxiten nga një kombinim i dy forcave. Modelet e tyre treguan se forcat e lëvizjes litosferike ishin përgjegjëse për deformimin më të parashikueshëm, pingul me çarje, por ato forca nuk mund të llogaritnin deformimin anormal, paralel me çarje, të marra nga matjet GPS të Stamps.

Në studimin e tyre të sapobotuar, Rajaonarison përsëri përdori modelimin termomekanik 3D, këtë herë për t’u fokusuar në burimin e deformimeve paralele të çarjes. Modelet e tij konfirmojnë se Superplume Afrikane është përgjegjëse për deformimet e pazakonta, si dhe për anizotropinë sizmike paralele të çarjes, të vëzhguara nën Sistemin Rift të Afrikës Lindore.

Anizotropia sizmike është orientimi ose shtrirja e shkëmbinjve në një drejtim të caktuar në përgjigje të rrjedhës së mantelit, xhepave të shkrirjes ose pëlhurave strukturore para-ekzistuese në litosferë, tha Stamps. Në këtë rast, shtrirja e shkëmbinjve ndoqi drejtimin e rrjedhës së mantelit verior të Superplumit Afrikan, gjë që sugjeron rrjedhën e mantelit si burimin e tyre.

“Ne po themi se rrjedha e mantelit nuk po e shtyn drejtimin lindje-perëndim, çarje-pingul të disa prej deformimeve, por se mund të jetë duke shkaktuar deformimin anormal drejt veriut paralel me çarjen,” tha Rajaonarison. “Ne konfirmuam idetë e mëparshme se forcat e lëvizshmërisë litosferike po nxisin çarjen, por ne po sjellim një pasqyrë të re se deformimi anormal mund të ndodhë në Afrikën Lindore.”

Mësimi i më shumë rreth proceseve të përfshira në çarjen e kontinentit, duke përfshirë këto ato anormale, do t’i ndihmojë shkencëtarët të heqin qafe kompleksitetin pas thyerjes së një kontinenti, të cilin ata e kanë provuar për dekada. “Ne jemi të ngazëllyer për këtë rezultat nga modelimi numerik i Dr. Rajaonarison, sepse ai ofron informacion të ri në lidhje me proceset komplekse që formojnë sipërfaqen e Tokës nëpërmjet çarjes kontinentale,” tha Stamps.