Indhold
- Del I. Det østafrikanske riftsystem
- Hvad er East Africa Rift System?
- Hvordan blev disse kløfter dannet?
- Del II. Den østafrikanske rift
- Andre interessepunkter:
- konklusioner:
- Om forfatterne:
Bogoriasøen og gejseren - Copyright copyright Guth.
Figur 1: Farvet Digital Elevation Model, der viser tektoniske pladegrænser, konturer af højdehøjderne, der demonstrerer de termiske buler og store søer i Østafrika. Klik for at forstørre. Basekortet er et Space Shuttle-radartopografibillede af NASA.
Del I. Det østafrikanske riftsystem
Det østafrikanske rift-system (EARS) er et af verdens geologiske vidundere, et sted, hvor jordens tektoniske kræfter i øjeblikket prøver at skabe nye plader ved at splitte gamle. Enkelt set kan en kløft betragtes som et brud i jordoverfladen, der udvides med tiden, eller mere teknisk, som et langstrakt bassin afgrænset af modsat stejle dyppe normale fejl.
Geologer drøfter stadig nøjagtigt hvordan riftning sker, men processen vises så godt i Østafrika (Etiopien-Kenya-Uganda-Tanzania), at geologer har knyttet et navn til den nye plade, der skal være; den nubiske plade udgør det meste af Afrika, mens den mindre plade, der trækker væk, har fået navnet Somaliske plade (figur 1). Disse to plader bevæger sig væk fra hinanden og også væk fra den arabiske plade mod nord.
Punktet, hvor disse tre plader mødes i Afar-regionen i Etiopien, danner det, der kaldes et tredobbelt kryds. Imidlertid er al riftning i Østafrika ikke begrænset til Afrikas Horn; der er en masse riftningsaktiviteter længere mod syd også, der strækker sig ind i Kenya og Tanzania og Great Lakes-regionen i Afrika. Formålet med denne artikel er at diskutere den generelle geologi af disse kløfter og at fremhæve de geologiske processer, der er involveret i deres dannelse.
Figur 2: Rift-segmentnavne til det østafrikanske rift-system. Mindre segmenter får undertiden deres egne navne, og navnene, der gives til de vigtigste rift-segmenter, ændres afhængigt af kilden. Klik for at forstørre. Basekortet er et Space Shuttle-radartopografibillede af NASA.
Hvad er East Africa Rift System?
Den ældste og bedst definerede kløft forekommer i Afar-regionen i Etiopien, og denne kløft kaldes normalt den etiopiske rift. Længere mod syd forekommer en række kløfter, der inkluderer en vestlig gren, "Lake Albert Rift" eller "Albertine Rift", som indeholder de østafrikanske store søer, og en østlig gren, der groft halverer Kenya nord-til-syd på en linje lidt vest for Nairobi (figur 2).
Disse to grene har sammen været betegnet som den østafrikanske rift (EAR), mens dele af den østlige gren forskellige har været betegnet Kenya Rift eller Gregory Rift (efter geologen, der først kortlagde den i de tidlige 1900'ere). De to EAR-grene er ofte grupperet med den etiopiske rift for at danne East Africa Rift System (EARS).
Det komplette riftsystem strækker sig derfor 1000 km kilometer alene i Afrika og flere 1000 flere, hvis vi inkluderer Rødehavet og Adenbugten som udvidelser. Derudover er der adskillige veldefinerede, men bestemt mindre strukturer, kaldet grabber, som har spaltlignende karakter og tydeligt er forbundet geologisk med de store kløfter. Nogle af disse har fået navne, der afspejler dette, såsom Nyanza Rift i det vestlige Kenya nær Victoria Lake. Det, mennesker kan antage at være et enkelt spalt et eller andet sted i Østafrika, er virkelig en række forskellige spaltbassiner, som alle er beslægtede og producerer den karakteristiske geologi og topografi i Østafrika.
Figur 3: "Tekstbog" horst og graben dannelse (til venstre) sammenlignet med det faktiske kløfteterræn (øverst til højre) og topografi (nederst til højre). Bemærk, hvordan bredden optaget af de trapesformede områder, der gennemgår normal fejl og horst og graben dannelse øges fra top til bund i venstre panel. Klinger betragtes som ekstensionsfunktioner (kontinentale plader trækkes fra hinanden) og viser derfor ofte denne type struktur.
Klik for at forstørre.
Hvordan blev disse kløfter dannet?
Den nøjagtige mekanisme for spaltdannelse er en igangværende debat blandt geologer og geofysikere. En populær model for ØREN antager, at forhøjet varmestrøm fra mantlen (strengt asthenosfæren) forårsager et par termiske "bule" i det centrale Kenya og Afar-regionen i det nord-centrale Etiopien. Disse buler kan let ses som forhøjede højland på ethvert topografisk kort over området (figur 1).
Efterhånden som disse buler dannes, strækker de og sprækker den ydre sprøde skorpe i en række normale fejl, der danner den klassiske horst- og graben-struktur i spaltedale (figur 3). Den mest aktuelle geologiske tænkning hævder, at udbuelser er initieret af mantelrøje under kontinentet, der opvarmer den overliggende skorpe og får den til at ekspandere og sprække.
Ideelt set forekommer de dominerende frakturer i et mønster bestående af tre brud eller brudzoner, der stråler fra et punkt med en vinkeladskillelse på 120 grader. Det punkt, hvorfra de tre grene stråler, kaldes et "tredobbelt kryds" og er godt illustreret i Afar-regionen i Etiopien (figur 4), hvor to grene er besat af Rødehavet og Adenbugten, og den tredje riftgren løber mod syd gennem Etiopien.
Strækningsprocessen, der er forbundet med spaltdannelse, forudgås ofte af enorme vulkanudbrud, der strømmer over store områder og som regel bevares / udsættes på flankerne af kløften. Disse udbrud anses af nogle geologer for at være "oversvømmelsesbasaler" - lavaen er udbrudt langs brud (snarere end ved individuelle vulkaner) og løber over landet i lag som vand under en oversvømmelse.
Sådanne udbrud kan dække massive områder af landet og udvikle enorme tykkelser (Indiske Deccan-fælder og Siberiske fælder er eksempler). Hvis strækningen fortsætter, danner den en "strakt zone" af tynd skorpe, der består af en blanding af basaltiske og kontinentale klipper, der til sidst falder under havoverfladen, som det er sket i Røde Hav og Adenbugten. Yderligere strækning fører til dannelse af oceanisk skorpe og fødslen af et nyt havbassin.
Figur 4: Triple Junction i Afar-regionen i Etiopien. Billedet viser områder med strækket og oceanisk skorpe såvel som områder med udsatte oversvømmelsesbasalter, der gik forud for rift. Områder, der ikke er skyggede eller dækket af oversvømmelsesbasaler repræsenterer normal kontinentale skorpe. Når skorpen trækkes fra hinanden ender du med en tynd torpen med en kompleks blanding af kontinental og vulkansk klippe. Til sidst tyndes skorpen til det punkt, hvor basalter af oceanisk type er udbrudt, hvilket er signalet om, at der dannes en ny havskorpe. Dette kan ses i Adenbugten samt en lille spalte i Rødehavet. Den oprindelige udstrækning af oversvømmelsesbasalterne ville have været større, men store områder er blevet begravet i spaltedalen af andre vulkanudbrud og sedimenter. Klik for at forstørre.
Del II. Den østafrikanske rift
Hvis den beskrevne riftningsproces sker i en kontinentale omgivelser, har vi en situation, der ligner den, der nu forekommer i Kenya, hvor den østafrikanske / Gregory Rift dannes. I dette tilfælde omtales det som "kontinental rifting" (af åbenlyse grunde) og giver et glimt af, hvad der måske har været den tidlige udvikling af den etiopiske rift.
Som nævnt i del I er riftingen af Østafrika kompliceret af det faktum, at der har udviklet sig to grene, en mod vest, der er vært for de afrikanske store søer (hvor riftet blev fyldt med vand) og en anden næsten parallel rift omkring 600 kilometer til øst, som næsten halverer Kenya nord-til-syd, inden man går ind i Tanzania, hvor det ser ud til at dø ud (figur 2).
Victoriasøen sidder mellem disse to grene. Det menes, at disse kløfter generelt følger gamle suturer mellem gamle kontinentale masser, der kolliderede for milliarder af år siden for at danne det afrikanske kraton, og at opdelingen omkring Victoria-søregionen skete på grund af tilstedeværelsen af en lille kerne af gammel metamorf bergarter Tanzania-kraton, det var for svært for riven at rive igennem. Da riven ikke kunne gå lige gennem dette område, divergerede den i stedet omkring det, hvilket førte til de to grene, der kan ses i dag.
Som det er tilfældet i Etiopien, ser det ud til, at et hot spot er beliggende under det centrale Kenya, hvilket viser sig ved den forhøjede topografiske kuppel der (figur 1). Dette er næsten nøjagtigt analogt med det skiftende Etiopien, og faktisk har nogle geologer antydet, at Kenyas kuppel er den samme hotspot eller røg, der gav anledning til den første etiopiske rift. Uanset årsagen, er det klart, at vi har to kløfter, der er adskilt nok til at retfærdiggøre at give dem forskellige navne, men nær nok til at antyde, at de er genetisk relaterede.
Baringo-arn: Dette billede viser flere fejlmeddelelser, der gradvis er længere væk. I det væsentlige ser vi på kanterne af adskillige horst-blokke inde i en graben, der indeholder Lake Baringo. Billed copyright Alex Guth. Klik for at forstørre.
Andre interessepunkter:
Hvad kan vi ellers sige om de etiopiske og Kenya-kløfter? Faktisk meget; selvom de østlige og vestlige grene blev udviklet af de samme processer, har de meget forskellige karakterer. Den østlige gren er kendetegnet ved større vulkansk aktivitet, mens den vestlige gren er kendetegnet ved meget dybere bassiner, der indeholder store søer og masser af sediment (inklusive Lakes Tanganyika, den 2. dybeste sø i verden og Malawi).
For nylig er der observeret basaltudbrud og aktiv spaltdannelse i den etiopiske kløft, som tillader os direkte at observere den oprindelige dannelse af havbassiner på land. Dette er en af grundene til, at det østafrikanske rift-system er så interessant for forskere. De fleste kløfter i andre dele af verden er kommet frem til det punkt, at de nu enten er under vand eller er blevet udfyldt med sedimenter og derfor er vanskelige at studere direkte. Det østafrikanske rift-system er imidlertid et fremragende feltlaboratorium til at studere et moderne, aktivt udviklende rift-system.
Denne region er også vigtig for at forstå rødderne i den menneskelige evolution. Mange hominidfossile fund finder sted inden i kløften, og det antages i øjeblikket, at skiftevolutionen kan have spillet en integreret rolle i udformningen af vores udvikling. Strukturen og udviklingen af floden kan have gjort Østafrika mere følsom over for klimaændringer, der fører til mange skift mellem våde og tørre perioder. Dette miljømæssige pres kunne have været det drev, der var nødvendigt for vores forfædre til at blive bipedal og mere brainy, da de forsøgte at tilpasse sig disse skiftende klima (se Geotimes 2008-artikler: Rocking the Cradle of Humanity af Beth Christensen og Mark Maslin og Tectonic Hypoteses of Human Evolution af M.Royhan Gani og Nahid DS Gani).
Størrelse i Njorowa Gorge: Dette blev taget i Njorowa Gorge i Hells Gate National Park. Kløften blev skåret ud af vand og er ret spektakulær i mange henseender, men her har vi en stødende dig, der skærer gennem canyonvæggen med Dr. Wood og en af vores guider til skala. Billed copyright Alex Guth. Klik for at forstørre.
konklusioner:
Det østafrikanske rift-system er et kompliceret system af riftsegmenter, der giver en moderne analog til at hjælpe os med at forstå, hvordan kontinenter bryder sammen. Det er også et godt eksempel på, hvor mange naturlige systemer der kan flettes sammen - denne unikke geologiske indstilling kan have ændret det lokale klima, som igen kan have fået vores forfædre til at udvikle de nødvendige færdigheder til at gå oprejst, udvikle kultur og overveje, hvordan en sådan rift kom til at være. Ligesom Grand Canyon bør det østafrikanske rift-system stå højt på enhver geologeliste over geologiske vidundere, man kan besøge.
Om forfatterne:
James Wood har en ph.d. fra Johns Hopkins University og er i øjeblikket professor i geologi ved Michigan Technological University i Houghton, Michigan, hvor han underviser i Earth History, Geochemistry, Remote Mapping og leder et feltkursus hver forår i Østafrika. Hans vigtigste forskningsinteresser er energiforekomster, hovedsageligt gas og olie, og udfører feltarbejde i brede dale. Mere information om Østafrikas feltkursus findes på www.geo-kenya.com.
Alex Guth er i øjeblikket ph.d.-kandidat ved Michigan Tech og ser på virkningerne af klimaet på ørkenlak på de udsatte strømme og alluvium i den østafrikanske Rift Valley. Hun hjælper Dr. Wood med geologi feltlejren. Hun har for nylig produceret et geologisk kort over den sydlige halvdel af Kenya Rift, som kan findes på www.geo-kenya.com. Hendes hjemmeside kan ses på: sides.mtu.edu/~alguth/.