Сотни миллионов лет назад наш мир выглядел совсем иначе, чем сегодня. Континенты были соединены в суперконтинент под названием Пангея, который распался на материки, постепенно отдалявшиеся друг от друга по мере перестройки тектонических плит Земли под ними.
Хотя мы можем этого и не ощущать, этот процесс продолжается и сегодня, и ученые считают, что, возможно, обнаружили признаки открытия новой тектонической границы под Африкой. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Earth Science.
В регионе, известном как Кафуэский рифт в Замбии, ученые обнаружили, что изотопы гелия, поднимающиеся из геотермальных источников, по-видимому, происходят из глубоких слоев земной мантии – потенциальный ранний признак активного тектонического рифтинга.
«Горячие источники вдоль рифтовой зоны Кафуэ в Замбии имеют изотопный состав гелия, который указывает на прямую связь источников с мантией Земли, расположенной на глубине от 40 до 160 километров под поверхностью Земли», — говорит геолог Майк Дейли из Оксфордского университета. «Эта подвижная связь свидетельствует об активности границы разлома Кафуэского рифта, а следовательно, и Юго-Западной Африканской рифтовой зоны, и может быть ранним признаком распада субсахарской Африки».
Земля претерпела драматическую эволюцию с момента своего образования 4,5 миллиарда лет назад, пройдя путь от негостеприимной влажной скалы до процветающей биосферы, какой она является сегодня – единственного места во Вселенной, где, как нам известно, зародилась жизнь.
Одним из процессов, способствовавших формированию этого пригодного для жизни мира, является тектоническая активность.
Смещение тектонических плит Земли приводит к круговороту минералов в земной коре, перераспределению континентов и океанов, стимулирует вулканическую и геотермальную активность, а также помогает регулировать долгосрочный круговорот углерода между внутренними слоями планеты, океанами, атмосферой и живыми организмами.
Однажды Земля остынет до такой степени, что её тектонические плиты застынут на месте, но до этого, вероятно, ещё миллиарды лет. Земля под нашими ногами сегодня может казаться твёрдой, но наш мир всё ещё постоянно смещается, перемешивается и меняется.
Африканский континент уже известен как очаг рифтогенеза. От Афарской впадины, граничащей с Красным морем, вниз по восточной стороне материка тянется Восточноафриканский рифт, где Сомалийская плита отдаляется от Африканской плиты.
Рифт Кафуэ является частью рифтовой системы, простирающейся на 2500 километров (1553 мили) по диагонали через центр Африки и, возможно, в конечном итоге соединяющейся со Срединно-Атлантическим хребтом, границей, где Африканская плита примыкает к Южноамериканской плите.
Ученые предполагали, что это может означать начало новой границы тектонических плит, поскольку Африканская плита раскалывается на две части, но доказательств этому пока не было.
«Рифт — это большой разрыв в земной коре, который вызывает проседание и связанное с ним упругое поднятие», — объясняет Дейли. «Рифт может превратиться в границу тектонических плит, но обычно активность рифта прекращается до момента разрыва литосферы и образования границы плит».
Один из способов поиска доказательств — изучение соотношений изотопов — вариаций атомов с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов, — которые могут показать, образовались ли газы глубоко внутри Земли, а не вблизи поверхности. Эти изотопные соотношения являются ключом к прямой связи с мантией — связи, которая заслуживает более пристального изучения.
Исследователи под руководством геолога Руты Каролите из Оксфордского университета взяли образцы газа, выделяющегося в водах горячих источников в Замбии: шесть образцов внутри Кафуэского рифтового региона и два за его пределами.
Они искали необычные изотопные соотношения, указывающие на мантийное происхождение, и им это удалось. В горячих источниках рифтовой зоны команда обнаружила изотопы гелия, которые, по их словам, свидетельствуют о переносе флюидов из глубоких слоев земной коры.
Также наблюдались более слабые следы углекислого газа мантийного происхождения. В более развитых рифтовых системах содержание углекислого газа, как правило, увеличивается по мере усиления активности мантии.
Между тем, образцы, взятые за пределами рифтовой зоны, демонстрировали лишь признаки земной коры.
«Полученные данные согласуются с ранними стадиями активного литосферного рифтинга, что подтверждается предыдущими геофизическими наблюдениями по всему миру», — пишут исследователи в своей статье.
Если в Центральной Африке начинается формирование тектонической границы, то этот процесс будет медленным и займет миллионы лет. Однако он может представлять собой ресурс, который можно использовать – например, геотермальную энергию, а также водород и гелий.
При этом важно сохранять осторожность. В исследовании был взят образец только из одного участка гораздо более обширной системы разломов; большее количество образцов из других частей может помочь подтвердить выводы группы исследователей.
«Если аналогичные аномалии содержания гелия, обусловленные мантией, будут обнаружены в гидротермальных флюидах вдоль других сегментов этой зоны растяжения, — пишут они, — это продемонстрирует, что связь между мантийными породами характерна для всей пограничной зоны, что станет еще одним убедительным доказательством существования формирующейся границы плит, способной к разделению континентов».
