NộI Dung
- Phần I. Hệ thống Rift Đông Phi
- Hệ thống Rift Đông Phi là gì?
- Những khẩu súng trường này hình thành như thế nào?
- Phần II. Rạn nứt Đông Phi
- Các điểm hấp dẫn khác:
- Kết luận:
- Giới thiệu về tác giả:
Hồ Bogoria và mạch nước phun - Bản quyền hình ảnh Alex Guth.
Hình 1: Mô hình độ cao kỹ thuật số màu cho thấy ranh giới mảng kiến tạo, đường viền của độ cao độ cao thể hiện sự phình ra nhiệt và các hồ lớn của Đông Phi. Nhấn vào đây để phóng to. Bản đồ nền là hình ảnh địa hình radar của tàu con thoi của NASA.
Phần I. Hệ thống Rift Đông Phi
Hệ thống Rift Đông Phi (EARS) là một trong những kỳ quan địa chất của thế giới, một nơi mà các lực lượng kiến tạo trái đất hiện đang cố gắng tạo ra các mảng mới bằng cách tách rời các mảng cũ. Nói một cách đơn giản, một vết rạn nứt có thể được coi là một vết nứt trên bề mặt trái đất mở rộng theo thời gian, hoặc về mặt kỹ thuật hơn, như một lưu vực kéo dài bị ràng buộc bởi các đứt gãy bình thường dốc ngược.
Các nhà địa chất vẫn đang tranh luận chính xác về việc rạn nứt diễn ra như thế nào, nhưng quá trình này được thể hiện rất rõ ở Đông Phi (Ethiopia-Kenya-Uganda-Tanzania) đến nỗi các nhà địa chất đã gắn một cái tên cho mảng mới; mảng Nubian chiếm phần lớn châu Phi, trong khi mảng nhỏ hơn đang kéo đi được đặt tên là mảng Somalian (Hình 1). Hai mảng này đang di chuyển xa nhau và cũng cách xa mảng Ả Rập ở phía bắc.
Điểm mà ba mảng này gặp nhau ở khu vực Afar của Ethiopia hình thành nên cái được gọi là ngã ba. Tuy nhiên, tất cả sự rạn nứt ở Đông Phi không giới hạn ở vùng Sừng châu Phi; có rất nhiều hoạt động rạn nứt ở phía nam nữa, mở rộng sang Kenya và Tanzania và vùng Great Lakes của Châu Phi. Mục đích của bài viết này là để thảo luận về địa chất chung của các loại súng trường này và làm nổi bật các quá trình địa chất liên quan đến sự hình thành của chúng.
Hình 2: Tên phân khúc Rift cho Hệ thống Rift Đông Phi. Các phân đoạn nhỏ hơn đôi khi được đặt tên riêng và tên được đặt cho các phân đoạn rạn nứt chính thay đổi tùy thuộc vào nguồn. Nhấn vào đây để phóng to. Bản đồ nền là hình ảnh địa hình radar của tàu con thoi của NASA.
Hệ thống Rift Đông Phi là gì?
Rạn nứt lâu đời nhất và được xác định rõ nhất xảy ra ở khu vực Afar của Ethiopia và rạn nứt này thường được gọi là Rạn nứt của người Ethiopia. Xa hơn về phía Nam, một loạt các rạn nứt xảy ra bao gồm một nhánh phía Tây, "Rift hồ Albert" hoặc "Rạn nứt Albertine" chứa các hồ lớn của Đông Phi và một nhánh phía đông gần như chia cắt Kenya từ bắc xuống nam hơi phía tây Nairobi (Hình 2).
Hai nhánh này được gọi là Rift Đông Phi (EAR), trong khi các phần của nhánh phía Đông được gọi là Rift Kenya hay Rift Gregory (sau khi nhà địa chất học lần đầu tiên lập bản đồ vào đầu những năm 1900). Hai nhánh EAR thường được nhóm với Rift của Ethiopia để tạo thành Hệ thống Rift Đông Phi (EARS).
Do đó, hệ thống rạn nứt hoàn chỉnh kéo dài 1000 km chỉ riêng ở châu Phi và thêm 1000 nữa nếu chúng ta bao gồm Biển Đỏ và Vịnh Aden như các phần mở rộng. Ngoài ra, có một số cấu trúc được xác định rõ ràng nhưng chắc chắn nhỏ hơn, được gọi là Grabens, có đặc tính giống như rạn nứt và có liên quan rõ ràng về mặt địa chất với các rạn nứt chính. Một số trong số này đã được đặt tên phản ánh điều này như Rạn nứt Nyanza ở Tây Kenya gần Hồ Victoria. Do đó, những gì mọi người có thể cho là một rạn nứt duy nhất ở đâu đó ở Đông Phi thực sự là một loạt các lưu vực rạn nứt riêng biệt có liên quan và tạo ra địa chất và địa hình đặc biệt của Đông Phi.
Hình 3: "Sách giáo khoa" hình thành horst và lấy (trái) so với địa hình rạn nứt thực tế (phía trên bên phải) và địa hình (phía dưới bên phải). Lưu ý cách chiều rộng được chiếm bởi các khu vực hình thang trải qua sự hình thành lỗi bình thường và sự hình thành ghê gớm và tăng dần từ trên xuống dưới trong bảng điều khiển bên trái. Súng trường được coi là các tính năng mở rộng (các mảng lục địa đang tách ra) và do đó thường hiển thị loại cấu trúc này.
Nhấn vào đây để phóng to.
Những khẩu súng trường này hình thành như thế nào?
Cơ chế chính xác của sự hình thành rạn nứt là một cuộc tranh luận đang diễn ra giữa các nhà địa chất và địa vật lý. Một mô hình phổ biến cho EARS giả định rằng dòng nhiệt tăng cao từ lớp phủ (đúng là asthenosphere) đang gây ra một cặp "phình" nhiệt ở miền trung Kenya và vùng Afar của miền bắc miền trung Ethiopia. Những chỗ phình này có thể dễ dàng được nhìn thấy là vùng cao nguyên trên bất kỳ bản đồ địa hình nào của khu vực (Hình 1).
Khi những chỗ phình này hình thành, chúng kéo dài và phá vỡ lớp vỏ giòn bên ngoài thành một loạt các đứt gãy bình thường tạo thành cấu trúc kinh dị và chật chội của các thung lũng rạn nứt (Hình 3). Hầu hết các suy nghĩ địa chất hiện nay cho rằng phình được bắt đầu bởi các lớp phủ dưới lục địa làm nóng lớp vỏ ngoài và làm cho nó giãn ra và gãy.
Lý tưởng nhất là gãy xương chiếm ưu thế được tạo ra trong một mô hình bao gồm ba gãy xương hoặc vùng gãy xương tỏa ra từ một điểm với sự phân tách góc 120 độ. Điểm mà ba nhánh tỏa ra được gọi là "ngã ba" và được minh họa rõ ở vùng Afar của Ethiopia (Hình 4), nơi hai nhánh bị chiếm bởi Biển Đỏ và Vịnh Aden, và nhánh rạn nứt thứ ba chạy về phía nam thông qua Ethiopia.
Quá trình kéo dài liên quan đến sự hình thành khe nứt thường xảy ra trước các vụ phun trào núi lửa lớn chảy qua các khu vực rộng lớn và thường được bảo tồn / phơi bày trên sườn của khe nứt. Những vụ phun trào này được một số nhà địa chất coi là "bazan lũ" - dung nham phun trào dọc theo các khe nứt (chứ không phải tại các núi lửa riêng lẻ) và chạy trên mặt đất trong các tấm như nước trong trận lụt.
Những vụ phun trào như vậy có thể bao phủ các vùng đất rộng lớn và phát triển độ dày khổng lồ (Bẫy Deccan của Ấn Độ và Bẫy Siberia là ví dụ). Nếu sự kéo dài của lớp vỏ tiếp tục, nó tạo thành một "vùng kéo dài" của lớp vỏ mỏng bao gồm một hỗn hợp đá bazan và lục địa cuối cùng rơi xuống dưới mực nước biển, như đã xảy ra ở Biển Đỏ và Vịnh Aden. Kéo dài hơn nữa dẫn đến sự hình thành lớp vỏ đại dương và sự ra đời của một lưu vực đại dương mới.
Hinh 4: Triple Junction ở khu vực Afar của Ethiopia. Hình ảnh cho thấy các khu vực của lớp vỏ trải dài và đại dương cũng như các khu vực của các bazan lũ lộ ra trước rạn nứt. Các khu vực không được che chắn hoặc được bao phủ bởi bazan lũ đại diện cho lớp vỏ lục địa bình thường. Khi lớp vỏ bị kéo ra, bạn kết thúc với lớp vỏ mỏng với hỗn hợp phức tạp của đá lục địa và núi lửa. Cuối cùng, lớp vỏ này đến điểm mà các bazan kiểu đại dương phun trào, đó là tín hiệu cho thấy lớp vỏ đại dương mới đang được hình thành. Điều này có thể được nhìn thấy ở Vịnh Aden cũng như một mảnh nhỏ trong Biển Đỏ. Phạm vi ban đầu của các bazan lũ sẽ lớn hơn, nhưng các khu vực rộng lớn đã bị chôn vùi trong thung lũng rạn nứt bởi các vụ phun trào và trầm tích núi lửa khác. Nhấn vào đây để phóng to.
Phần II. Rạn nứt Đông Phi
Nếu quá trình rạn nứt được mô tả xảy ra trong một khung cảnh lục địa, thì chúng ta có một tình huống tương tự như những gì đang xảy ra ở Kenya nơi Rift Đông Phi / Gregory đang hình thành. Trong trường hợp này, nó được gọi là "sự rạn nứt lục địa" (vì những lý do rõ ràng) và cung cấp một cái nhìn thoáng qua về những gì có thể là sự phát triển ban đầu của Rift của Ethiopia.
Như đã đề cập trong Phần I, sự rạn nứt của Đông Phi rất phức tạp bởi thực tế là hai nhánh đã phát triển, một nhánh ở phía tây, nơi có Đại Hồ Châu Phi (nơi rạn nứt chứa đầy nước) và một rạn nứt gần như song song cách đó khoảng 600 km phía đông gần như chia đôi Kenya từ bắc xuống nam trước khi vào Tanzania nơi dường như sắp chết (Hình 2).
Hồ Victoria nằm giữa hai nhánh này. Người ta cho rằng những khẩu súng trường này thường theo vết khâu cũ giữa các khối lục địa cổ đại đã va chạm hàng tỷ năm trước để tạo thành dùi cui châu Phi và sự phân chia xung quanh khu vực Hồ Victoria xảy ra do sự xuất hiện của một lõi nhỏ của đá biến chất cổ đại, Tanzania craton, đó là quá khó cho rạn nứt để phá vỡ. Bởi vì sự rạn nứt không thể đi thẳng qua khu vực này, thay vào đó nó chuyển hướng xung quanh nó dẫn đến hai nhánh có thể nhìn thấy ngày nay.
Như trường hợp ở Ethiopia, một điểm nóng dường như nằm ở trung tâm Kenya, bằng chứng là mái vòm địa hình trên cao ở đó (Hình 1). Điều này gần như hoàn toàn tương tự với sự rạn nứt của Ethiopia, và trên thực tế, một số nhà địa chất học cho rằng mái vòm Kenya là điểm nóng hoặc vết loang tương tự đã tạo ra sự rạn nứt ban đầu của người Ethiopia. Dù nguyên nhân là gì, rõ ràng là chúng ta có hai khẩu súng trường được phân tách đủ để biện minh cho chúng những cái tên khác nhau, nhưng đủ gần để gợi ý rằng chúng có liên quan đến di truyền.
Khăn quàng cổ Baringo: Hình ảnh này cho thấy một số vết sẹo lỗi đang dần dần xa hơn. Về cơ bản, chúng tôi đang xem xét các cạnh của một số khối khủng khiếp từ bên trong một chiếc kẹp có chứa Hồ Baringo. Bản quyền hình ảnh Alex Guth. Nhấn vào đây để phóng to.
Các điểm hấp dẫn khác:
Chúng ta có thể nói gì khác về Súng trường Ethiopia và Kenya? Thực sự khá nhiều; mặc dù các nhánh phương Đông và phương Tây được phát triển bởi cùng một quy trình, chúng có các đặc tính rất khác nhau. Chi nhánh phía Đông được đặc trưng bởi hoạt động núi lửa lớn hơn trong khi Chi nhánh phía Tây được đặc trưng bởi các lưu vực sâu hơn nhiều có hồ lớn và nhiều trầm tích (bao gồm Hồ Tanganyika, hồ sâu thứ 2 trên thế giới và Ma-la-uy).
Gần đây, các vụ phun trào bazan và sự hình thành kẽ hở tích cực đã được quan sát thấy ở Rift của Ethiopia cho phép chúng ta quan sát trực tiếp sự hình thành ban đầu của các lưu vực đại dương trên đất liền. Đây là một trong những lý do tại sao Hệ thống Rift Đông Phi rất thú vị đối với các nhà khoa học. Hầu hết các rạn nứt ở các nơi khác trên thế giới đã tiến triển đến mức bây giờ chúng ở dưới nước hoặc chứa đầy trầm tích và do đó khó có thể nghiên cứu trực tiếp. Tuy nhiên, Hệ thống Rift Đông Phi là một phòng thí nghiệm hiện trường tuyệt vời để nghiên cứu một hệ thống rạn nứt hiện đại, đang phát triển tích cực.
Khu vực này cũng quan trọng để hiểu nguồn gốc tiến hóa của loài người. Nhiều phát hiện hóa thạch vượn người xảy ra trong rạn nứt, và hiện tại người ta nghĩ rằng sự tiến hóa của rạn nứt có thể đã đóng một vai trò không thể thiếu trong việc định hình sự phát triển của chúng ta. Cấu trúc và sự tiến hóa của rạn nứt có thể khiến Đông Phi nhạy cảm hơn với những thay đổi khí hậu dẫn đến nhiều sự thay đổi giữa thời kỳ ẩm ướt và khô cằn. Áp lực môi trường này có thể là động lực cần thiết để tổ tiên chúng ta trở thành hai chân và thông minh hơn khi họ cố gắng thích nghi với những vùng khí hậu thay đổi này (xem bài viết của Geotimes 2008: Rocking the Cradle of Humanity của Beth Christensen và Mark Maslin, và Tectonic Hypairses of Human Sự tiến hóa của M.Royhan Gani và Nahid DS Gani).
Đê Igneous ở hẻm núi Njorowa: Điều này đã được thực hiện tại Hẻm núi Njorowa trong Công viên quốc gia Cổng Hells. Hẻm núi được chạm khắc bằng nước, và khá ngoạn mục ở nhiều khía cạnh, nhưng ở đây chúng tôi có một con đê khổng lồ cắt xuyên qua bức tường của hẻm núi, với Tiến sĩ Wood và một trong những hướng dẫn viên của chúng tôi về quy mô. Bản quyền hình ảnh Alex Guth. Nhấn vào đây để phóng to.
Kết luận:
Hệ thống Rift Đông Phi là một hệ thống phức tạp gồm các phân đoạn rạn nứt cung cấp một sự tương tự hiện đại để giúp chúng ta hiểu làm thế nào các lục địa tan vỡ. Đó cũng là một ví dụ tuyệt vời về việc có bao nhiêu hệ thống tự nhiên có thể đan xen - bối cảnh địa chất độc đáo này có thể đã làm thay đổi khí hậu địa phương, điều này có thể khiến tổ tiên chúng ta phát triển các kỹ năng cần thiết để đi thẳng, phát triển văn hóa và suy ngẫm về sự rạn nứt như vậy đã đến Cũng giống như Grand Canyon, Hệ thống Rift Đông Phi nên được xếp hạng cao trong bất kỳ danh sách địa chất nào về các tuyệt tác địa chất sẽ ghé thăm.
Giới thiệu về tác giả:
James Wood có bằng tiến sĩ từ Đại học Johns Hopkins và hiện là Giáo sư Địa chất tại Đại học Công nghệ Michigan ở Houghton, Michigan, nơi ông giảng dạy Lịch sử Trái đất, Địa hóa học, Bản đồ từ xa và thực hiện một khóa học thực địa vào mỗi mùa xuân ở Đông Phi. Lợi ích nghiên cứu chính của ông là tiền gửi năng lượng, chủ yếu là khí đốt và dầu mỏ, và làm công việc tại hiện trường trong các thung lũng rạn nứt. Thông tin thêm về khóa học lĩnh vực Đông Phi có thể được tìm thấy tại www.geo-kenya.com.
Alex Guth hiện đang là ứng cử viên tiến sĩ tại Michigan Tech và đang xem xét ảnh hưởng của khí hậu đối với vecni sa mạc đối với dòng chảy và phù sa ở Thung lũng Rift Đông Phi. Cô giúp Tiến sĩ Wood với trại địa chất. Gần đây cô đã tạo ra một bản đồ địa chất của nửa phía nam của Rift Kenya có thể được tìm thấy tại www.geo-kenya.com. Trang web của cô có thể được xem tại: Pages.mtu.edu/~alguth/.