كشفت الأبحاث التي أجرتها د.سارا ستامبس ، باستخدام النمذجة الميكانيكية الحرارية ثلاثية الأبعاد ، أن العمود الأفريقي Super Plume ، وهو عبارة عن ارتفاع هائل في الوشاح ، يتسبب في حدوث تشوهات موازية للتصدع شوهدت في نظام صدع شرق إفريقيا. ويضيف هذا تعقيدًا إلى الجدل الدائر حول القوى الأولية التي تحرك التصدع ، مما يشير إلى مزيج من قوى الطفو في الغلاف الصخري وقوى سحب الوشاح.
تؤكد عمليات المحاكاة الحاسوبية أن الطبقة الفائقة الأفريقية تسبب تشوهات غير عادية وتباين زلزالي موازٍ للصدع تم اكتشافه تحت نظام صدع شرق إفريقيا.
تقول عالمة الجيوفيزياء د. تتضمن هذه العملية استطالة الغلاف الصخري ، الطبقة الخارجية الصلبة للأرض. عندما يصبح أكثر توتراً ، تخضع الأجزاء العلوية من الغلاف الصخري لتغييرات هشة ، مما يؤدي إلى كسور الصخور والزلازل.
الطوابع ، الذي يدرس هذه العمليات باستخدام النمذجة الحاسوبية و GPS لرسم خريطة لحركات السطح بدقة ملليمتر ، قارن الأنماط المختلفة لتشوه القارة المتصدعة أثناء اللعب باستخدام معجون سخيف.
قال ستامبس ، الأستاذ المشارك في قسم علوم الأرض ، وهو جزء من كلية فيرجينيا التقنية للعلوم: “إذا ضربت معجون السيللي بمطرقة ، فإنه يمكن أن يتشقق وينكسر”. “ولكن إذا قمت بفكها ببطء ، فإن المعجون السخيف يمتد. وهكذا ، في نطاقات زمنية مختلفة ، يتصرف الغلاف الصخري للأرض بطرق مختلفة.
سواء كان التمدد أو التصدع ، فإن التشوه المصاحب للتصدع القاري يتبع عمومًا أنماط اتجاه يمكن التنبؤ بها بالنسبة إلى الصدع: يميل التشوه إلى أن يكون عموديًا على الصدع. يُظهر نظام صدع شرق إفريقيا ، وهو أكبر نظام صدع قاري على الأرض ، هذه التشوهات بشكل عمودي على الصدع. ولكن بعد قياس نظام الأعطال بأدوات GPS لأكثر من 12 عامًا ، لاحظت Stamps أيضًا حدوث تشوهات في الاتجاه المعاكس ، موازية لأخطاء النظام. عمل فريقه في مختبر الجيوديسيا والفيزياء التكتونية لمعرفة السبب.
الأستاذ المساعد د. سارة ستامبس. الائتمان: Virginia Tech
في دراسة حديثة نشرت في مجلة البحوث الجيوفيزيائية، استكشف الفريق العمليات التي تقود نظام شرق إفريقيا المتصدع باستخدام النمذجة الحرارية ثلاثية الأبعاد التي طورها المؤلف الأول للدراسة ، تاهيري راجاوناريسون ، باحث ما بعد الدكتوراه في New Mexico Tech الذي حصل على الدكتوراه. في Virginia Tech كعضو في مختبر Stamps. أظهرت نماذجه أن التشوه غير العادي والمتوازي للتصدع لنظام الصدع يكون مدفوعًا بتدفق الوشاح باتجاه الشمال المرتبط بـ Superpanache الأفريقي ، وهو ارتفاع كبير في الوشاح يرتفع من أعماق الأرض أسفل جنوب غرب إفريقيا ويتجه شمال شرقًا عبر القارة ، تصبح أكثر ضحالة. مع توسعها شمالا.
النتائج التي توصلوا إليها ، جنبًا إلى جنب مع رؤى من دراسة نشرها الباحثون في عام 2021 باستخدام تقنيات نمذجة راجاوناريسون ، يمكن أن تساعد في تسليط الضوء على الجدل العلمي حول القوى الدافعة للصفائح التي تهيمن على نظام صدع شرق إفريقيا. الصدع. : قوى الطفو في الغلاف الصخري أو قوى جر الوشاح أو كليهما.
بصفته باحثًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه ، بدأ Stamps في مراقبة التشوه المتوازي غير العادي لصدع شرق إفريقيا باستخدام بيانات من محطات GPS التي تقيس الإشارات من أكثر من 30 قمراً صناعياً تدور حول الأرض ، على بعد حوالي 25000 كيلومتر. أضافت ملاحظاته طبقة من التعقيد إلى الجدل الدائر حول محركات نظام الأعطال.
يعتبر بعض العلماء أن الصدع في شرق إفريقيا يرجع في المقام الأول إلى قوى الطفو في الغلاف الصخري ، وهي قوى ضحلة نسبيًا تُعزى في المقام الأول إلى التضاريس المرتفعة لنظام الصدع ، والمعروف باسم Superswell الأفريقي ، وكثافة الاختلافات في الغلاف الصخري. يشير آخرون إلى قوى سحب الوشاح الأفقي ، وهي القوى الأعمق الناتجة عن التفاعلات مع الوشاح المتدفق أفقيًا أسفل شرق إفريقيا باعتباره المحرك الأساسي.
الفرق دراسة 2021 وجدت من خلال محاكاة الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد أن الخطأ وتشوهه يمكن أن يكونا مدفوعين بمزيج من القوتين. أظهرت نماذجهم أن قوى الطفو في الغلاف الصخري كانت مسؤولة عن التشوه الذي يمكن التنبؤ به بشكل عمودي على الصدع ، لكن هذه القوى لم تستطع تفسير التشوه الشاذ الموازي للخطأ الذي تم اكتشافه بواسطة قياسات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للطوابع.
في دراستهم المنشورة مؤخرًا ، استخدم Rajaonarison مرة أخرى النمذجة الحرارية الميكانيكية ثلاثية الأبعاد ، هذه المرة للتركيز على مصدر التشوهات الموازية للتصدع. تؤكد نماذجه أن الطبقة الفائقة الأفريقية مسؤولة عن التشوهات غير العادية بالإضافة إلى التباين الزلزالي الموازي للتصدع الذي لوحظ تحت نظام صدع شرق إفريقيا.
تباين الخواص الزلزالية هو اتجاه أو محاذاة الصخور في اتجاه معين استجابةً لتدفق الوشاح ، أو جيوب الذوبان ، أو الأقمشة الهيكلية الموجودة مسبقًا في الغلاف الصخري ، كما قال ستامبس. في هذه الحالة ، اتبعت محاذاة الصخور اتجاه تدفق الوشاح شمالًا من الأفريقي Superpanache ، مما يشير إلى تدفق الوشاح كمصدر.
وقال راجاوناريسون: “نقول إن تدفق الوشاح لا يوجه اتجاه الشرق والغرب ، عموديًا على صدع بعض التشوهات ، لكنه قد يقود التشوه الشاذ نحو الشمال الموازي للصدع”. “لقد أكدنا الأفكار السابقة بأن قوى الطفو في الغلاف الصخري هي التي تقود الخطأ ، لكننا نقدم رؤى جديدة بأن التشوه غير الطبيعي قد يحدث في شرق إفريقيا.”
إن معرفة المزيد عن العمليات التي ينطوي عليها التصدع القاري ، بما في ذلك هذه العمليات الشاذة ، سيساعد العلماء على تضييق نطاق التعقيد وراء تفكك القارة ، وهو الأمر الذي كانوا يحاولونه منذ عقود. قال Stamps: “نحن متحمسون لهذه النتيجة من النمذجة العددية للدكتور راجاوناريسون لأنها تقدم رؤى جديدة للعمليات المعقدة التي تشكل سطح الأرض من خلال الصدع القاري”.
المرجع: “تحقيق جيوديناميكي لتفاعلات بلوم-ليثوسفير تحت الصدع الأفريقي الشرقي” بقلم طاهر أ. راجاوناريسون ، د. سارة ستامبس ، جون ناليبوف ، أندرو نيبليد وإيمانويل أ. مجلة البحوث الجيوفيزيائية للأرض الصلبة.
دوى: 10.1029 / 2022JB025800
