Тектонические процессы колоссального масштаба далеко не всегда начинаются с разрушительных землетрясений или извержений гигантских вулканов.
Формирование новых границ тектонических плит не должно быть незаметным. Разрывы плит вызывают землетрясения, извержения вулканов и создают ландшафты, которые меняются достаточно быстро, чтобы это можно было отслеживать на картах.
Однако самый четкий признак формирования такого разлома в центральной Замбии был обнаружен не на сейсмометре, а в воде горячего источника, пишет Earth. Газ, выходящий вместе с пузырьками, поступал с глубин, которые не должны легко соединяться с поверхностью.
Источники расположены вдоль рифта Кафуэ – длинной трещины в земной коре, которая пролегает через Замбию. Исследователи давно подозревали, что рифт все еще может быть активным. До этого исследования никто не мог это доказать.
Майк Дейли, профессор наук о Земле из Оксфордского университета, возглавил команду, которая отправилась искать ответ в самой бурлящей воде. Его группа взяла пробы газа из восьми геотермальных скважин и источников по всему региону. Шесть находились внутри предполагаемой рифтовой зоны. Два располагались на стабильной территории за ее пределами.
На каждом объекте команда собирала газ, свободно бурлящий в воде, и запечатывала его в медные трубки. Вернувшись в Оксфорд, они проанализировали каждый образец на наличие следов изотопов гелия и других элементов.
Изотопы – это разные версии одного и того же элемента, идентичные химически, но немного отличающиеся по массе. Пропорции определенных изотопов в газе раскрывают, где он находился. Кора и мантия оставляют совершенно разные следы.
Мантия Земли – слой раскаленной породы, который находится под корой, – содержит разновидность гелия, которая исключительно редко встречается на поверхности. Кодовые породы коры генерируют другую версию в результате медленного радиоактивного распада. Соотношение между ними раскрывает, где зародился любой образец газа.
Предыдущие работы в Йеллоустоне использовали это измерение для обнаружения связей с глубокой магмой. Здесь же следы указывают на газы, поднимающиеся из пород примерно на глубине от 40 до 160 километров под поверхностью.
Газ из шести источников внутри рифта Кафуэ показал четкий мантийный компонент, который не был обнаружен в двух источниках за пределами рифта. Контраст оказался достаточно резким, чтобы исключить загрязнение воздухом или обычный шум земной коры.
"Горячие источники вдоль рифта Кафуэ в Замбии имеют изотопные сигнатуры гелия, которые указывают на то, что источники имеют прямую связь с мантией Земли", – объяснил Дейли.
Показания из рифта Кафуэ попали в тот же диапазон, что и образцы из Восточно-Африканской рифтовой системы – древней трещины на севере, которая раскрывается на протяжении миллионов лет.
Это сделало сравнение полезным. Восточный рифт Африки продвинулся дальше, с действующими вулканами и углубляющимися долинами, история которых насчитывает миллионы лет. Образцы из Замбии соответствовали более ранней стадии того же процесса. Трещина только начинает доходить до горячей породы. Мантийные флюиды находят путь наверх. Вулканов пока нет.
Если рифт Кафуэ действительно пробивает жесткую внешнюю оболочку Земли, это часть чего-то гораздо большего. Зона разлома простирается примерно на 2500 километров – от Танзании вниз через Ботсвану и в Намибию.
Исследователи называют ее Юго-Западным Африканским рифтом, и если она продолжит развиваться, то может расколоть Африку пополам вдоль новой границы плит.
На протяжении десятилетий ученые предполагали, что Восточная Африка однажды отделится от континента вдоль Великой рифтовой долины. Возможно, так и будет. Но это рифтообразование продвигается медленно, а геометрия вокруг Африки оказывает сопротивление.
Юго-западный путь может оказаться быстрее. Лежащая в основе геология там более удачно согласуется с океаническими хребтами по обе стороны континента, что облегчает полный разрыв.
"Рифт может стать границей плиты, но обычно активность рифта прекращается до момента распада литосферы и формирования границы плиты", – подчеркнул Дейли.
Открытие имеет практическое значение. Рифты на ранней стадии могут производить геотермальное тепло, а также карманы гелия и водорода, еще не разбавленные вулканическими газами.
Замбия уже проводит геотермальные исследования вдоль рифта Кафуэ в надежде вырабатывать электроэнергию на местном уровне. Новые свидетельства мантийной связи делают эти перспективы значительно более интересными.
Мировые запасы гелия ограничены, при этом он востребован в медицинских сканерах, микросхемах и ракетном топливе. Водород, который все чаще ищут в качестве чистого топлива, также может накапливаться в ранних рифтах.
Недавние работы в аналогичных условиях выделили рифты на ранней стадии как одни из самых перспективных мест для поиска этих ресурсов. Кафуэ пополнил этот короткий список.
До этого исследования никто напрямую не подтверждал, что рифт Кафуэ разрывает мантию Земли. Геохимия теперь закрывает этот пробел. Граничные разломы активны, кора растрескивается, и газ из глубоких недр уже достиг поверхности – по крайней мере, вдоль исследованного участка.
Дейли осторожен в оценках того, насколько далеко это применимо.
"Однако это исследование основано на анализе гелия в одном общем районе Юго-Западной Африканской рифтовой системы, длина которой составляет тысячи километров", – заявил он.
Дополнительные полевые работы вдоль остальной части рифта, включая сегменты в Ботсване и Намибии, уже ведутся, результаты ожидаются позже в текущем году.
Что меняется, так это дискуссия о возможном распаде Африки. Восточная Африка долгое время находилась в центре внимания. Теперь Замбия превращается в серьезного кандидата на место, где может сформироваться следующая настоящая граница плит Африки.
Ранее УНИАН сообщал, что археологи были потрясены найденным под древней дорогой запечатанным саркофагом.