Сотни миллионов лет назад Земля выглядела совсем иначе. Континенты были соединены в один гигантский суперконтинент — Пангею. Позже он распался, а части суши начали расходиться, потому что под ними перестраивались тектонические плиты.
Этот процесс не закончился. Мы не чувствуем его под ногами, но планета все еще меняется. И теперь ученые считают, что могли найти первые признаки новой тектонической границы под Африкой.
Речь идет о разломе Кафуэ в Замбии. Там исследователи изучили газы, которые поднимаются через геотермальные источники. Особое внимание привлекли изотопы гелия: их состав указывает, что газ мог прийти из глубин земной мантии.
По словам геолога Майка Дейли из Оксфордского университета, горячие источники вдоль разлома Кафуэ имеют такие изотопные признаки гелия, которые говорят о прямой связи с мантией Земли. Она находится примерно на глубине от 40 до 160 километров под поверхностью.
Ученый считает, что такая связь может указывать на активность границы разлома Кафуэ. А значит, активной может быть и Юго-Западная Африканская рифтовая зона. В перспективе это может быть ранним признаком раскола субсахарской Африки.
Почему это важно
Земля формировалась 4,5 миллиарда лет. За это время она прошла путь от негостеприимной влажной каменной планеты до мира с живой биосферой.
Один из процессов, который помог сформировать нашу планету, — тектоническая активность. Движение плит перерабатывает минералы в земной коре, меняет положение континентов и океанов, запускает вулканическую и геотермальную активность, а также участвует в долгом цикле углерода между недрами планеты, океанами, атмосферой и живыми организмами.
Когда-нибудь Земля остынет настолько, что тектонические плиты перестанут двигаться. Но, вероятно, это случится только через миллиарды лет. Пока же поверхность под нами кажется твердой, но на самом деле планета продолжает медленно перестраиваться.
Африка уже давно известна как регион активного рифтинга. От Афарской впадины у Красного моря вниз по восточной части континента тянется Восточно-Африканский рифт. Там Сомалийская плита отходит от Африканской плиты.
Разлом Кафуэ относится к другой системе рифтов. Она протягивается примерно на 2 500 километров по диагонали через центр Африки и, возможно, в будущем может соединиться со Срединно-Атлантическим хребтом — границей, где Африканская плита соприкасается с Южно-Американской.
Ученые давно подозревали, что эта зона может быть началом новой границы плит, где Африканская плита раскалывается на две части. Но доказательств не хватало.
Как ученые искали следы глубинной активности
Рифт — это крупный разрыв в земной коре, который приводит к проседанию поверхности и связанному с ним поднятию отдельных участков. Иногда рифт становится границей плит. Но часто его активность прекращается раньше, чем литосфера успевает окончательно разорваться и сформировать новую границу.
Чтобы понять, что происходит под Замбией, исследователи изучили изотопы — разновидности атомов одного элемента. У них одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.
Соотношение изотопов может подсказать, откуда пришел газ: из глубин Земли или из более близких к поверхности слоев. Если в газах видны признаки мантии, это может означать, что между глубинами планеты и поверхностью есть прямой путь.
Команда под руководством геолога Руты Каролите из Оксфордского университета взяла образцы газа из горячих источников в Замбии. Шесть образцов были получены внутри района разлома Кафуэ, еще два — за его пределами.
В источниках внутри рифтовой зоны ученые нашли такие изотопы гелия, которые указывают на перенос флюидов из глубин под земной корой. Также там заметили более слабый след углекислого газа мантийного происхождения.
Это важно, потому что в более развитых рифтовых системах углекислого газа обычно становится больше по мере усиления активности мантии.
А вот образцы, взятые за пределами рифтовой зоны, показали только признаки, связанные с земной корой.
Что это может означать
Авторы работы пишут, что полученные данные согласуются с ранними стадиями активного рифтинга литосферы. Другими словами, под центральной Африкой может начинаться процесс, который со временем приведет к формированию новой тектонической границы.
Но если это действительно так, процесс будет крайне медленным. Речь идет не о годах и не о тысячелетиях, а о миллионах лет.
При этом такая зона может быть полезна уже сейчас. Она может указывать на потенциальные ресурсы, например геотермальную энергию, водород и гелий. Исследование частично финансировала компания Kalahari GeoEnergy Ltd, которая заинтересована в поиске геотермальных ресурсов.
Но ученые призывают к осторожности. В работе изучили только один участок гораздо более длинной рифтовой системы. Чтобы подтвердить выводы, нужны образцы из других ее частей.
Если похожие аномалии гелия мантийного происхождения найдут и в других сегментах этой зоны растяжения, это станет более сильным доказательством того, что вся область связана с мантией. А значит, речь действительно может идти о новой границе плит, способной в будущем привести к разделению континента.
Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Earth Science.
