Восточно -Африканская рифтовая зона ( EAR ) или Восточно-Африканская рифтовая система ( EARS ) — активная континентальная рифтовая зона в Восточной Африке . EAR начал развиваться в начале миоцена , 22–25 миллионов лет назад. [1] Ранее она считалась частью более крупной Великой рифтовой долины , которая простиралась на север до Малой Азии .
Узкая зона, рифт представляет собой развивающуюся дивергентную границу тектонических плит , где Африканская плита находится в процессе разделения на две тектонические плиты, называемые Сомалийской плитой и Нубийской плитой , со скоростью 6–7 мм (0,24–0,28 дюйма) в год. [2] Рифтовая система состоит из трех микроплит, микроплиты Виктория на севере и микроплит Ровума и Лвандл на юге. Микроплита Виктория вращается против часовой стрелки относительно Африканской плиты. Ее вращение вызвано конфигурацией механически более слабых и более сильных литосферных регионов в EARS. [3] [4]
Многие из Великих африканских озер расположены в пределах Рифтовой долины.
Восточно-Африканская рифтовая система, представляющая собой ряд отдельных рифтовых бассейнов, простирается на тысячи километров. [5] К северу от тройного сочленения Афар рифт следует по двум путям: на запад к рифту Красного моря и на восток к Аденскому хребту в Аденском заливе .
К югу от тройного стыка Афар , EAR состоит из двух основных ветвей. Восточная рифтовая долина (также известная как рифт Грегори ) включает Главный Эфиопский рифт , проходит на юг от тройного стыка Афар и продолжается на юг как Кенийская рифтовая долина, [6] затем пересекает ДР Конго , Уганду , Руанду , Бурунди , Замбию , Танзанию , Малави и Мозамбик . [7] Западная рифтовая долина включает Альбертинский рифт и дальше на юг долину озера Малави .
Разлом также продолжается в открытом море от побережья Мозамбика вдоль грабенов Керимба и Ласерда , которые соединены хребтом Дэви, реликтовой зоной разлома длиной 2200 км (1400 миль), которая пересекает Западно-Сомалийскую впадину, охватывая границу между Танзанией и Мозамбиком. [6] Хребет Дэви имеет ширину от 30 до 120 км (19–75 миль), с обращенным на запад уступом (восточно-погружающейся аркой) вдоль южной половины его длины, которая возвышается до 2300 м (7500 футов) над морским дном. [6] [8] Его движение происходит одновременно с EAR. [9]
Со временем многие теории пытались прояснить эволюцию Восточно-Африканского разлома. В 1972 году было высказано предположение, что EAR был вызван не тектонической активностью, а скорее различиями в плотности земной коры. С 1990-х годов были найдены доказательства в пользу мантийных плюмов под EAR. [10] Другие предложили Африканский суперплюм, вызывающий деформацию мантии. [11] [12] [13] Хотя эффекты глубоко укоренившихся мантийных плюмов являются важной гипотезой, их местоположение и динамика плохо изучены и являются предметом активных исследований. [14] Этот вопрос все еще обсуждается.
Самая последняя и общепринятая точка зрения — это теория, выдвинутая в 2009 году: магматизм и тектоника плит имеют обратную связь друг с другом, контролируемую условиями косого рифтинга. Согласно этой теории, истончение литосферы порождает вулканическую активность, еще больше усиливая магматические процессы, такие как интрузии и многочисленные мелкие плюмы. Эти процессы еще больше истончают литосферу в насыщенных областях, заставляя истончающуюся литосферу вести себя как срединно-океанический хребет . [12] По словам морского геолога Кэтлин Крейн , разлом может в конечном итоге привести к отделению восточной Африки от материка, хотя это потенциальное событие может занять десятки миллионов лет. [16]
Исследования, способствующие более широкому пониманию эволюции рифтов, можно сгруппировать в методы изотопной геохимии, сейсмической томографии и геодинамического моделирования.
Различные геохимические сигнатуры ряда эфиопских лав предполагают наличие нескольких источников плюма: по крайней мере один из глубинной мантии и один из субконтинентальной литосферы. [17] Соответственно, исследование 2014 года сравнивает геохимическую сигнатуру редкоземельных изотопов из ксенолитов и образцов лавы, собранных в EAR. Результаты подтверждают сосуществование суперплюма, «общего для всего рифта», с другим источником мантийного материала, который либо имеет субконтинентальный тип, либо относится к типу срединно-океанического хребта. [18]
Геофизический метод сейсмической томографии является подходящим инструментом для исследования подземных структур Земли глубже, чем кора. Это метод обратной задачи, который моделирует скорости внутренней Земли, которые воспроизводят сейсмографические данные, зарегистрированные по всему миру. Недавние улучшения томографических моделей Земли скоростей P-волн и S-волн предполагают, что суперплюм, поднимающийся из нижней мантии на северо-востоке EAR, питает плюмы меньшего масштаба в верхней мантии . [19] [20]
Параллельно с геологическими и геофизическими измерениями (например, изотопными отношениями и сейсмическими скоростями) конструктивно проверять гипотезы на компьютерных геодинамических моделях. 3D числовая геодинамическая модель связи плюм-кора смогла воспроизвести латеральную асимметрию EAR вокруг кратона Танзании . [21] Численное моделирование континентального распада, вызванного плюмом, показывает две отдельные стадии: рифтинг земной коры, за которым следует литосферный распад, и подъем глубинных вод между стадиями плюма верхней мантии. [22]
До образования рифта извергались огромные континентальные потоки базальтов , подняв Эфиопское , Сомалийское и Восточно-Африканское плато. Первая стадия рифтогенеза EAR характеризовалась локализацией рифта и магматизмом вдоль всей рифтовой зоны. Периоды растяжения чередовались с относительной бездеятельностью. Также наблюдалась реактивация докембрийской слабости в земной коре, шовная зона множественных кратонов , смещение вдоль крупных пограничных разломов и развитие глубоких асимметричных бассейнов. [5] Вторая стадия рифтогенеза характеризовалась дезактивацией крупных пограничных разломов, развитием внутренних сегментов разломов и концентрацией магматической активности в направлении рифтов.
Сегодня узкие рифтовые сегменты Восточно-Африканской рифтовой системы образуют зоны локализованной деформации. Эти рифты являются результатом действий многочисленных нормальных разломов , которые типичны для всех тектонических рифтовых зон. Как уже упоминалось, объемный магматизм и континентальные базальты характеризуют некоторые из рифтовых сегментов, в то время как другие сегменты, такие как Западная ветвь, имеют лишь очень небольшие объемы вулканических пород. [14]
Африканская континентальная кора в целом прохладная и крепкая. Множество кратонов обнаружено по всему EAR, например, кратоны Танзании и Каапваала . Кратоны толстые и сохранились в течение миллиардов лет с незначительной тектонической активностью. Они характеризуются поясами зеленого камня , тоналитами и другими метаморфическими литологиями высокого качества. Кратоны имеют важное значение с точки зрения минеральных ресурсов , с крупными месторождениями золота, сурьмы, железа, хрома и никеля. [23]
Большой объем континентальных базальтов извергался в олигоцене , причем большая часть вулканизма совпала с открытием Красного моря и Аденского залива примерно 30 млн лет назад. [11] [14] Состав вулканитов представляет собой континуум ультращелочных до толеитовых и фельзитовых пород. Было высказано предположение, что разнообразие составов может быть частично объяснено различными областями мантийных источников. EAR также прорезает старые осадочные породы, отложившиеся в древних бассейнах. [24]
Восточно-Африканская рифтовая зона включает в себя ряд активных и спящих вулканов, среди которых: гора Килиманджаро , гора Кения , гора Лонгонот , кратер Мененгаи , гора Карисимби , гора Ньирагонго , гора Меру и гора Элгон , а также Кратерное нагорье в Танзании. Хотя большинство этих гор лежат за пределами рифтовой долины, их создала EAR. [24]
Известные активные примеры вулканизма EAR включают Эрта Але , Далафилла (также называемый Габули, Алу-Далафилла) и Ол Доиньо Ленгаи . Эрта Але — базальтовый щитовой вулкан в регионе Афар на северо-востоке Эфиопии, действующий непрерывно по крайней мере с 1967 года [25], с лавовым озером на вершине, задокументированным по крайней мере с 1906 года [26]. Извержение Далафиллы в 2008 году , его единственная задокументированная активность с начала голоцена [ 27], является крупнейшим зарегистрированным извержением в истории Эфиопии. [ необходима ссылка ] Ол Доиньо Ленгаи в настоящее время является единственным активным натрокарбонатитовым вулканом на Земле. [28] Его магма почти не содержит кремния; типичные потоки лавы имеют вязкость менее 100 Па⋅с, [29] сопоставимую с оливковым маслом при 26 °C (79 °F). Вулканические структуры, связанные с EAR, с датированной активностью с начала голоцена, включают около 50 в Эфиопии, [5] 17 в Кении и 9 в Танзании .
EAR является крупнейшей сейсмически активной рифтовой системой на Земле сегодня. Большинство землетрясений происходит вблизи впадины Афар, причем самые крупные обычно происходят вдоль или вблизи крупных пограничных разломов. [14] Сейсмические события в прошлом столетии, по оценкам, достигли максимальной магнитуды момента 7,0. [ необходима ссылка ] Тенденции сейсмичности параллельны рифтовой системе, с небольшой глубиной очага 12–15 км (7,5–9,3 мили) под осью рифта. Дальше от оси рифта глубины очагов могут быть ниже 30 км (19 миль). [14] [30] Решения механизма очага простираются на северо-восток и часто демонстрируют нормальные сбросо-сдвиговые разломы, хотя также наблюдается левостороннее движение. [5]
Система Восточно-Африканского рифта влияет на региональный, континентальный и даже глобальный климат. Регионы с более высокой высотой, включая Эфиопское нагорье и Кенийское нагорье, являются очагами повышенного количества осадков среди полузасушливых и засушливых низменностей Восточной Африки. [31] Озера, которые образуются в пределах рифта, включая озеро Виктория , оказывают большое влияние на региональный климат. [32] Они являются источником водяного пара, а также приводят к образованию систем озерного бриза , которые влияют на погоду на больших территориях Восточной Африки. Речные долины с востока на запад в пределах рифтовой системы, включая канал Туркана на севере Кении и долину реки Замбези , концентрируют восточные ветры низкого уровня и ускоряют их в направлении Центральной Африки . [33] Это делает Восточную Африку более сухой, чем она была бы в противном случае, а также поддерживает высокое количество осадков в тропических лесах бассейна реки Конго . [34] Формирование долин с востока на запад может, в свою очередь, иметь важное значение для засушливости Восточной Африки на протяжении миллионов лет. [34]
Барьер, представленный EARS, концентрирует муссонные ветры (известные как сомалийское струйное течение) в западной части Индийского океана . [35] Сомалийское струйное течение поставляет водяной пар для обильных осадков во время индийского муссона [36] и отвечает примерно за половину глобального кросс-экваториального атмосферного потока массы в нижней ветви циркуляции Хэдли . [37]
Рифтовая долина в Восточной Африке была богатым источником ископаемых гоминидов , которые позволяют изучать эволюцию человека. [5] [38] Быстро разрушающиеся нагорья быстро заполнили долину осадками, создав благоприятную среду для сохранения останков. Здесь были найдены кости нескольких гоминидов, предков современных людей, в том числе кости « Люси », частичного скелета австралопитека , обнаруженного антропологом Дональдом Джохансоном, возраст которого составляет более 3 миллионов лет. Ричард и Мэри Лики также проделали значительную работу в этом регионе. [39] В 2008 году здесь были обнаружены еще два предка гоминидов: обезьяна возрастом 10 миллионов лет под названием Chororapithecus abyssinicus , найденная в разломе Афар на востоке Эфиопии, и Nakalipithecus nakayamai , возраст которого также составляет 10 миллионов лет. [40]
3°00′ю.ш. 35°30′в.д. / 3,0°ю.ш. 35,5°в.д. / -3,0; 35,5