Innehåll
- Del I. East African Rift System
- Vad är East Africa Rift System?
- Hur bildades dessa Rifts?
- Del II. East African Rift
- Andra intressanta platser:
- Slutsatser:
- Om Författarna:
Bogoriasjön och gejsern - Copyright copyright Guth.
Figur 1: Färgad digital höjdmodell som visar tektoniska plattgränser, konturer av höjdhöjderna som visar de termiska utbuktningarna och de stora sjöarna i Östra Afrika. Klicka för att förstora. Baskarta är en Space Shuttle radartopografibild av NASA.
Del I. East African Rift System
East African Rift System (EARS) är ett av världens geologiska underverk, en plats där jordens tektoniska krafter för närvarande försöker skapa nya plattor genom att dela isär gamla. Enkelt uttryckt kan en klyftan betraktas som en sprick i jordytan som breddar sig över tiden, eller mer tekniskt, som en långsträckt bassäng avgränsad av motsatt brant doppande normala fel.
Geologer diskuterar fortfarande exakt hur riftning sker, men processen visas så bra i Östafrika (Etiopien-Kenya-Uganda-Tanzania) att geologer har bifogat ett namn till den nya plattformen; den Nubiska plattan utgör större delen av Afrika, medan den mindre plattan som drar bort har fått namnet Somalian Plate (figur 1). Dessa två plattor rör sig bort från varandra och också bort från den arabiska plattan i norr.
Punkten där dessa tre plattor möts i Afar-regionen i Etiopien bildar det som kallas trippelkorsning. Emellertid är all rasering i Östafrika inte begränsad till Afrikas Horn; det finns mycket riftaktivitet längre söderut och sträcker sig in i Kenya och Tanzania och Great Lakes-regionen i Afrika. Syftet med detta dokument är att diskutera den allmänna geologin för dessa rift är och belysa de geologiska processerna som är involverade i deras bildning.
Figur 2: Rift-segmentnamn för East African Rift System. Mindre segment ges ibland sina egna namn, och namnen som ges till de viktigaste rift-segmenten ändras beroende på källa. Klicka för att förstora. Baskarta är en Space Shuttle radartopografibild av NASA.
Vad är East Africa Rift System?
Den äldsta och bäst definierade klyftan förekommer i Afar-regionen i Etiopien och denna klyftan benämns vanligtvis den etiopiska sprinten. Längre söderut inträffar en rad klyftor som inkluderar en västlig gren, "Lake Albert Rift" eller "Albertine Rift" som innehåller de östafrikanska stora sjöarna, och en östlig gren som grovt halverar Kenya nord-till-syd på en linje något väster om Nairobi (figur 2).
Dessa två grenar har tillsammans kallats East African Rift (EAR), medan delar av den östra grenen har olika benämnd Kenya Rift eller Gregory Rift (efter geologen som först kartlade den i början av 1900-talet). De två EAR-grenarna är ofta grupperade med Etiopien Rift för att bilda East Africa Rift System (EARS).
Det kompletta klyftesystemet sträcker sig därför 1000 km kilometer bara i Afrika och flera 1000 till om vi inkluderar Röda havet och Adenbukten som förlängningar. Dessutom finns det flera väldefinierade men definitivt mindre strukturer, så kallade grabbar, som har klyvliknande karaktär och tydligt associeras geologiskt med de stora slingorna. Några av dessa har fått namn som återspeglar detta, t.ex. Nyanza Rift i västra Kenya nära Victoria Lake. Således, vad människor kan anta vara en enda klyft någonstans i östra Afrika är verkligen en serie av distinkta klyftbassänger som alla är relaterade och producerar den distinkta geologin och topografin i Östafrika.
Figur 3: "Lärobok" horst- och grabenformation (vänster) jämfört med verklig klyftig terräng (övre högra) och topografi (nedre högra). Lägg märke till hur bredden som tas upp av de trapezformade områdena som genomgår normal fel och horst- och grabenbildning ökar från topp till botten i den vänstra panelen. Slingor betraktas som extensionsfunktioner (kontinentala plattor dras isär) och visar ofta denna typ av struktur.
Klicka för att förstora.
Hur bildades dessa Rifts?
Den exakta mekanismen för rasbildning är en pågående debatt bland geologer och geofysiker. En populär modell för EARS antar att förhöjt värmeflöde från manteln (helt klart asthenosfären) orsakar ett par termiska "utbuktningar" i centrala Kenya och Afar-regionen i norra centrala Etiopien. Dessa utbuktningar kan lätt ses som förhöjda högländer på valfri topografisk karta över området (figur 1).
När dessa utbuktningar bildas, sträcker de och spricker den yttre spröda skorpan till en serie normala fel som bildar den klassiska horst- och grabenstrukturen i klyftdalar (figur 3). Det mest aktuella geologiska tänkandet anser att utbuktningar initieras av mantelplummar under kontinenten som värmer den överliggande skorpan och får den att expandera och spricka.
Idealt uppstår de dominerande frakturerna som skapas i ett mönster bestående av tre sprickor eller sprickzoner som strålar från en punkt med en vinkelseparation på 120 grader. Den punkt från vilken de tre grenarna strålar kallas en "trippelkorsning" och är väl illustrerad i Afar-regionen i Etiopien (figur 4), där två grenar ockuperas av Röda havet och Adenbukten, och den tredje klyftgrenen löper söderut genom Etiopien.
Sträckningsprocessen förknippad med klyftbildning föregås ofta av enorma vulkanutbrott som strömmar över stora områden och vanligtvis bevaras / exponeras på klyftans flanker. Dessa utbrott anses av vissa geologer vara "översvämningsbasalter" - lavan bryts ut längs sprickor (snarare än vid enskilda vulkaner) och rinner över landet i ark som vatten under en översvämning.
Sådana utbrott kan täcka enorma markområden och utveckla enorma tjocklekar (Deccan Traps of India och Siberian Traps är exempel). Om sträckningen av jordskorpan fortsätter bildar den en "sträckt zon" av tunn tunn skorpa bestående av en blandning av basaltiska och kontinentala bergarter som så småningom sjunker under havsnivån, som har hänt i Röda havet och Adenbukten. Ytterligare sträckning leder till bildandet av havskorpan och födelsen av en ny havsbäcken.
Figur 4: Triple Junction i Afar-regionen i Etiopien. Bilden visar områden med sträckt och havskorpa samt områden med exponerade översvämningsbasaler som föregick rift. Områden som inte är skuggade eller täckta av översvämningsbasaler representerar normal kontinental skorpa. När jordskorpan dras isär hamnar du med en tunn tunn skorpa med en komplex blandning av kontinental och vulkanisk sten. Så småningom tunnas jordskorpan till den punkt där basalter av havstyp bryts ut, vilket är signalen om att ny havskorpa bildas. Detta kan ses i Adenbukten samt en liten skiva i Röda havet. Den ursprungliga utsträckningen av översvämningsbasalterna skulle ha varit större, men stora områden har begravts i riftdalen av andra vulkanutbrott och sediment. Klicka för att förstora.
Del II. East African Rift
Om den beskrivna riftningsprocessen sker i en kontinental miljö, har vi en situation liknande den som nu sker i Kenya där den östafrikanska / Gregory Rift bildas. I det här fallet kallas det "kontinental rifting" (av uppenbara skäl) och ger en inblick i vad som kan ha varit den tidiga utvecklingen av Etiopiens rift.
Som nämnts i del I kompliceras rivningen av Östra Afrika av det faktum att två grenar har utvecklats, en till väster som är värd för de afrikanska stora sjöarna (där riften fylldes med vatten) och en annan nästan parallell rift cirka 600 kilometer till öst som nästan halverar Kenya nord-till-söder innan de går in i Tanzania där det verkar dö ut (figur 2).
Victoriasjön sitter mellan dessa två grenar. Det tros att dessa klyftor i allmänhet följer gamla suturer mellan forntida kontinentala massor som kolliderade för miljarder år sedan för att bilda den afrikanska kraton och att splittringen kring Victoria Lake-regionen inträffade på grund av närvaron av en liten kärna av forntida metamorf berg, Tanzania kraton, det var för svårt för riven att riva igenom. Eftersom klyftan inte kunde gå rakt igenom detta område divergerade den istället runt den vilket ledde till de två grenarna som kan ses idag.
Som är fallet i Etiopien verkar en hot spot vara belägen under centrala Kenya, vilket framgår av den upphöjda topografiska kupolen där (figur 1). Detta är nästan exakt analogt med klyftan Etiopien, och i själva verket har vissa geologer föreslagit att Kenya-kupolen är samma hotspot eller plum som gav upphov till den ursprungliga etiopiska riftningen. Oavsett orsaken är det uppenbart att vi har två rift som är tillräckligt separerade för att rättfärdiga att ge dem olika namn, men nära nog för att antyda att de är genetiskt relaterade.
Baringo ärpar: Den här bilden visar flera felavsnitt som successivt är längre bort. Vi tittar i huvudsak på kanterna på flera horst-block från en graben som innehåller Lake Baringo. Bild copyright Alex Guth. Klicka för att förstora.
Andra intressanta platser:
Vad mer kan vi säga om Etiopien och Kenya Rifts? Ganska mycket faktiskt; även om de östliga och västra grenarna utvecklades med samma processer har de mycket olika karaktärer. Östra gren kännetecknas av större vulkanisk aktivitet medan västra gren kännetecknas av mycket djupare bassänger som innehåller stora sjöar och massor av sediment (inklusive Lakes Tanganyika, den 2: a djupaste sjön i världen, och Malawi).
Nyligen har basaltutbrott och aktiva sprickbildningar observerats i Etiopien, vilket gör att vi direkt kan observera den ursprungliga bildningen av havsbotten på land. Detta är en av orsakerna till att det östafrikanska riftsystemet är så intressant för forskare. De flesta klyftor i andra delar av världen har utvecklats så att de nu är antingen under vatten eller har fyllts i med sediment och därför är svåra att studera direkt. East African Rift System är dock ett utmärkt fältlaboratorium för att studera ett modernt, aktivt utvecklande riftsystem.
Denna region är också viktig för att förstå rötterna till mänsklig evolution. Många hominid fossila fynd inträffar inom rift, och det för närvarande tros att rift evolution kan ha spelat en integrerad roll i att forma vår utveckling. Riftens struktur och utveckling kan ha gjort Östra Afrika mer känsligt för klimatförändringar som leder till många växlingar mellan våta och torra perioder. Detta miljötryck kunde ha varit den drivkraft som behövs för våra förfäder att bli bipedal och mer brainy när de försökte anpassa sig till dessa skiftande klimat (se Geotimes 2008-artiklar: Rocking the Cradle of Humanity av Beth Christensen och Mark Maslin och Tectonic Hypoteses of Human Evolution av M.Royhan Gani och Nahid DS Gani).
Mångfaldig dike i Njorowa Gorge: Detta togs vid Njorowa Gorge i Hells Gate National Park. Klyftan var snidad av vatten och är ganska spektakulär i många avseenden, men här har vi en igneous dike som skär genom väggen i kanjonen, med Dr. Wood och en av våra guider för skala. Bild copyright Alex Guth. Klicka för att förstora.
Slutsatser:
East African Rift System är ett komplicerat system av rift-segment som ger en modern analog för att hjälpa oss förstå hur kontinenter bryter isär. Det är också ett bra exempel på hur många naturliga system som kan sammanflätas - denna unika geologiska miljö kan ha förändrat det lokala klimatet som i sin tur kan få våra förfäder att utveckla de färdigheter som krävs för att gå upprätt, utveckla kultur och fundera över hur en sådan rift kom att bli. Precis som Grand Canyon, bör det östafrikanska riftsystemet ligga högt på en lista över geologer med geologiska underverk att besöka.
Om Författarna:
James Wood har en doktorsexamen från Johns Hopkins University och är för närvarande professor i geologi vid Michigan Technological University i Houghton, Michigan där han undervisar i Earth History, Geochemistry, Remote Mapping och håller en fältkurs varje vår i Östafrika. Hans främsta forskningsintressen är energiförsörjningar, främst gas och olja, och gör fältarbete i klyftande dalar. Mer information om östafrika fältkurs finns på www.geo-kenya.com.
Alex Guth är för närvarande doktorand vid Michigan Tech och tittar på effekterna av klimat på ökenlack på utsatta flöden och alluvium i East African Rift Valley. Hon hjälper Dr. Wood med geologfältlägret. Hon tillverkade nyligen en geologisk karta över den södra halvan av Kenya Rift som kan hittas på www.geo-kenya.com. Hennes webbplats kan ses på: sides.mtu.edu/~alguth/.