科学者たちは、地球最大の大陸裂け目の異常な変形の原因を発見した

コンピューターシミュレーションにより、アフリカの超元素が東アフリカ地溝帯の下で検出された断層に平行な異常な変形と地震異方性を引き起こすことが確認された。

地球物理学者のDr. このプロセスは、地球の硬い外層であるリソスフェアの伸長に関係しています。 リソスフェアが緊密になるにつれて、リソスフェアの上部は脆性変化を起こし、それが岩石の破壊や地震につながります。

スタンプ氏は、コンピューター モデリングを使用してこれらのプロセスを研究し、 GPS 表面の動きをミリメートル単位の精度でマッピングするために、彼は愚かなパテを使って、リフト大陸のさまざまな変形パターンを比較しました。

「セルライトパテをハンマーで叩くと、亀裂が入って壊れる可能性があります」とバージニア工科大学理学部地球科学科の准教授スタンプス氏は言う。 「しかし、ゆっくりと緩めると、愚かなパテは膨張します。したがって、時間スケールが異なると、地球のリソスフェアは異なる動作をします。」

伸びるか壊れるかにかかわらず、大陸亀裂に伴う変形は通常、亀裂に対して予測可能な方向パターンに従います。つまり、変形は亀裂に対して垂直になる傾向があります。 地球上で最大の大陸地溝帯である東アフリカ地溝帯には、こうした垂直方向の変形があります。 しかしスタンプス氏は、GPS 機器を使って断層システムを 12 年以上測定した後、システムの断層と平行に、逆方向に変形が進んでいることにも気づきました。 測地学・地殻物理学研究所の彼女のチームは、その理由を解明するために取り組みました。

助教授Dr. サラ・スタンプス。 クレジット: バージニア工科大学

で発表された最近の研究では、 地球物理研究ジャーナル、チームは、研究の筆頭著者であるニューメキシコ工科大学博士研究員で博士号を取得したタヒリ・ラジャオナリソン氏が開発した3D熱モデリングを使用して、東アフリカ地溝帯システムの背後にあるプロセスを調査しました。 バージニア工科大学でスタンプスラボのメンバーとして勤務。 彼のモデルは、地溝帯系の平行地溝変形が、大アフリカ地表に関連する北向きのマントル流によって引き起こされていることを示した。この大規模なマントル隆起は、アフリカ南西部の下の地球深部から上昇し、大陸を横切って北東に広がり、浅くなっていくものである。 。 北に伸びているからです。

彼らの発見は、ラジャオナリソンのモデリング技術を使用して研究者らが2021年に発表した研究からの洞察と組み合わせることで、どのプレート駆動力が東アフリカ地溝帯システムを支配しており、垂直変形と平行リフトの両方を説明するかについての科学的議論を明確にするのに役立つ可能性がある。 リソスフェア内の浮力、マントル内の抗力、またはその両方。

博士研究員としてスタンプス氏は、約 25,000 キロメートル離れた地球を周回する 30 機以上の衛星からの信号を測定する GPS ステーションからのデータを使用して、東アフリカ星系の異常な平行亀裂変形の観察を開始しました。 彼女の観察により、断層システムの原因についての議論がさらに複雑になりました。

一部の科学者は、東アフリカ地溝帯は主にリソスフェア内の浮力によって動かされていると理論づけているが、この浮力は主にアフリカスーパーウェルとして知られるリフトシステムの高い地形と、リソスフェア内の密度の違いに起因する比較的浅い力である。 他の人は、根底にある推進力として、東アフリカの下で水平に流れるマントルとの相互作用から生じるより深い力である水平マントル抗力を指摘しています。

チーム 2021 年の研究 彼は 3D コンピューター シミュレーションを通じて、亀裂とその変形が 2 つの力の組み合わせによって引き起こされる可能性があることを発見しました。 彼らのモデルは、リソスフェア内の浮力がより予測可能な垂直亀裂変形の原因であることを示しましたが、これらの力はスタンプスの GPS 測定によって捉えられた断層に平行な異常な変形を説明できません。

新しく発表された研究で、Rajaonarison 氏は再び 3D 熱機械モデリングを使用し、今回は亀裂に平行な変形の原因に焦点を当てました。 彼のモデルは、アフリカのスーパープルームが異常な変形と、東アフリカ地溝帯系で観察された断層に平行する地震異方性の原因であることを裏付けています。

スタンプス氏によると、地震異方性とは、マントル流、メルトポケット、またはリソスフェア内の既存の構造構造に応じて、岩石が特定の方向に配向または整列することである。 この場合、岩石の配列はアフリカの大規模なマントル流の北方向に沿っており、マントル流がその源であることを示しています。

「私たちは、マントルの流れが東西に直交する亀裂の何らかの変形を引き起こしているのではなく、亀裂に平行な異常な北向きの変形を引き起こす可能性があると言っているのです」とラジャオナリソン氏は述べた。 「私たちはリソスフェアの浮力が亀裂を引き起こしているというこれまでの考えを確認しましたが、東アフリカで異常な変形が発生する可能性があるという新たな洞察を提供します。」

異常なものを含め、大陸の亀裂に関わるプロセスについてさらに詳しく知ることは、科学者たちが数十年にわたって試みてきた大陸分裂の背後にある複雑さを解明するのに役立つだろう。 「私たちは、ラジャオナリソン博士の数値モデリングによるこの結果に興奮しています。なぜなら、この結果は、大陸裂け目を通じて地球の表面を形成する複雑なプロセスに関する新しい情報を提供するからです」とスタンプス氏は述べた。

参考文献：「東アフリカ地溝帯下のリソスフェアと羽毛の相互作用に関する地球力学的調査」（Taheri A.著） ラジャオナリソンとDr. サラ スタンプス、ジョン ナリポフ、アンドリュー ニブルド、エマニュエル A. 地球物理研究ジャーナル、固体地球。
土井: 10.1029/2022JB025800