Des scientifiques ont découvert la source d’une déformation inhabituelle dans le plus grand rift continental de la Terre

Des simulations informatiques confirment que le superélément africain provoque des déformations inhabituelles et une anisotropie sismique parallèles à la faille détectée sous le système de rift est-africain.

Géophysicien Dr. Ce processus est lié à l’allongement de la lithosphère, la couche externe dure de la Terre. Au fur et à mesure que la lithosphère se resserre, les parties supérieures de la lithosphère subissent des changements fragiles, ce qui entraîne des fractures dans les roches et des tremblements de terre.

Stamp, qui étudie ces processus à l’aide de la modélisation informatique et GPS Pour cartographier les mouvements de surface au millimètre près, il compare les différents schémas de déformation du continent en rift en jouant avec du silly putty.

« Si vous frappez du mastic cellulite avec un marteau, il peut se fissurer et se casser », a déclaré Stamps, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre, qui fait partie du Collège des sciences de Virginia Tech. « Mais si vous le desserrez lentement, le mastic idiot se dilate. Ainsi, à différentes échelles de temps, la lithosphère terrestre se comporte de différentes manières. »

Qu’elle s’étende ou se rompe, la déformation qui accompagne un rift continental suit généralement des schémas directionnels prévisibles par rapport au rift : la déformation a tendance à être perpendiculaire au rift. Le système de rift est-africain, le plus grand système de rift continental sur Terre, présente ces déformations verticales. Mais après avoir mesuré le système de failles avec des instruments GPS pendant plus de 12 ans, Stamps a également remarqué une déformation allant dans le sens opposé, parallèle aux défauts du système. Son équipe du Laboratoire de géodésie et de physique tectonique a cherché à savoir pourquoi.

Professeur adjoint Dr. Tampons Sarah. Crédit : Virginia Tech

Dans une étude récente publiée dans Journal de recherche géophysique, l’équipe a exploré les processus à l’origine du système de rift est-africain à l’aide de la modélisation thermique 3D développée par le premier auteur de l’étude, Tahiri Rajaonarisson, chercheur postdoctoral à New Mexico Tech qui a obtenu un doctorat. à Virginia Tech en tant que membre du Stamps Lab. Ses modèles ont montré que la déformation parallèle du système de rift est entraînée par le flux du manteau vers le nord associé à la grande surface africaine, un soulèvement massif du manteau s’élevant des profondeurs de la Terre sous le sud-ouest de l’Afrique et s’étendant vers le nord-est à travers le continent, devenant moins profond. . Parce qu’il s’étend vers le nord.

Leurs découvertes, combinées aux informations d’une étude que les chercheurs ont publiée en 2021 à l’aide de techniques de modélisation de Rajaonarisson, pourraient aider à clarifier le débat scientifique sur les forces motrices des plaques qui dominent le système de rift est-africain, ce qui explique à la fois la déformation perpendiculaire et le rift parallèle. . Les forces de flottabilité dans la lithosphère, les forces de traînée dans le manteau, ou les deux.

En tant que chercheur postdoctoral, Stamps a commencé à observer la déformation parallèle inhabituelle du système d’Afrique de l’Est en utilisant les données des stations GPS qui mesurent les signaux de plus de 30 satellites en orbite autour de la Terre, à environ 25 000 kilomètres de distance. Ses observations ont ajouté une couche de complexité au débat sur ce qui motive le système de fautes.

Certains scientifiques émettent l’hypothèse que le rift est-africain est principalement entraîné par les forces de flottabilité dans la lithosphère, qui sont des forces relativement peu profondes attribuées principalement à la topographie élevée du système de rift, connu sous le nom de Superpuits africain, et aux différences de densité dans la lithosphère. D’autres pointent vers les forces de traînée horizontale du manteau, les forces plus profondes résultant des interactions avec le manteau qui coule horizontalement sous l’Afrique de l’Est, comme moteur sous-jacent.

l’équipe Etude 2021 Il a découvert grâce à des simulations informatiques 3D que la fissure et sa déformation pouvaient être entraînées par une combinaison des deux forces. Leurs modèles ont montré que les forces de flottabilité dans la lithosphère étaient responsables de la déformation verticale plus prévisible des fissures, mais ces forces ne peuvent pas expliquer la déformation anormale parallèle à la faille capturée par les mesures GPS de Stamps.

Dans leur étude récemment publiée, Rajaonarison a de nouveau utilisé la modélisation thermomécanique 3D, cette fois pour se concentrer sur la source des déformations parallèles à la fissure. Ses modèles confirment que le super panache africain est responsable des déformations inhabituelles ainsi que de l’anisotropie sismique parallèle aux failles observées sous le système de rift est-africain.

L’anisotropie sismique est l’orientation ou l’alignement des roches dans une direction spécifique en réponse à l’écoulement du manteau, aux poches de fonte ou aux tissus structurels préexistants dans la lithosphère, a déclaré Stamps. Dans ce cas, l’alignement rocheux a suivi la direction nord du grand écoulement du manteau africain, indiquant l’écoulement du manteau comme sa source.

« Nous disons que l’écoulement du manteau ne conduit pas le rift orthogonal est-ouest d’une certaine déformation, mais peut provoquer une déformation anormale vers le nord parallèlement au rift », a déclaré Rajaonarisson. « Nous avons confirmé les idées précédentes selon lesquelles les forces de flottabilité dans la lithosphère sont à l’origine de la faille, mais nous apportons de nouvelles informations sur le fait qu’une déformation anormale peut se produire en Afrique de l’Est. »

En savoir plus sur les processus impliqués dans le rifting continental, y compris les processus anormaux, aidera les scientifiques à démêler la complexité de la rupture du continent, ce qu’ils essaient depuis des décennies. « Nous sommes enthousiasmés par ce résultat de la modélisation numérique du Dr Rajaonarison, car il fournit de nouvelles informations sur les processus complexes qui façonnent la surface de la Terre à travers le rifting continental », a déclaré Stamps.

Référence : « Une enquête géodynamique sur les interactions lithosphériques et plumes sous le rift est-africain » par Taheri A. Rajaonarison et Dr. Sarah Stamps, John Nalipov, Andrew Nibbled et Emmanuelle A. Journal de recherche géophysique, Solid Earth.
doi: 10.1029/2022JB025800