Forscher haben neue Beweise dafür gefunden, dass Afrika aufgrund eines tiefen Mantel-Superplumes aus heißem Gestein unter dem Ostafrikanischen Grabensystem auseinanderbricht.
Forscher haben neue Beweise dafür gefunden, dass unter Afrika eine gigantische Superwolke aus heißem Gestein aufsteigt, die intensive vulkanische Aktivität verursacht und den Kontinent in zwei Teile spaltet.
Geologen wissen seit langem, dass Afrika in einer Region namens Ostafrikanisches Grabensystem (EARS) langsam auseinanderbricht. Die treibende Kraft hinter diesem gewaltigen geologischen Prozess war jedoch umstritten. Nun liefert eine neue Studie geochemische Beweise dafür, dass ein zuvor vermuteter Superplume gegen die afrikanische Erdkruste drückt und diese aufbricht.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Gase im Meengai-Geothermiefeld in Zentralkenia eine chemische Signatur aufweisen, die aus den Tiefen des Erdmantels stammt, wahrscheinlich aus der Zone zwischen der Unterseite des Mantels und dem Erdkern. Die Signatur stimmt mit der von Gasen überein, die in Vulkangestein im Norden, im Roten Meer, und im Süden, in Malawi, gefunden wurden. Dies deutet darauf hin, dass sich all diese Orte auf demselben tiefen Mantelgestein befinden, heißt es in einer Erklärung der Universität Glasgow in Schottland.
„Die in verschiedenen Segmenten von EARS beobachteten Signaturen des tiefen Erdmantels sind bemerkenswert ähnlich, was darauf schließen lässt, dass sie alle aus einer gemeinsamen tiefen Quelle stammen“, sagte der Erstautor der Studie, Biying Chen , ein Postdoktorand an der School of Geosciences der University of Edinburgh in Schottland, in einer E-Mail gegenüber Live Science.
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse am 12. Mai in der Zeitschrift Geophysical Research Letters .
EARS ist das größte aktive kontinentale Grabensystem der Erde und erstreckt sich über rund 3.500 Kilometer durch Afrika. Die Lithosphäre, die felsige Außenhülle der Erde aus Kruste und oberem Erdmantel, bricht seit etwa 35 Millionen Jahren entlang des Grabens allmählich auseinander . Dadurch entstand ein Netzwerk von Tälern, die sich vom Roten Meer vor Nordostafrika bis nach Mosambik im südlichen Afrika durch die Spitze des Kontinents ziehen.
Frühere Studien identifizierten in Edelgassignaturen Anzeichen eines tiefen Mantelplumes unter EARS. Edelgase wie Helium und Neon sind selten und inert, d. h. sie reagieren normalerweise nicht chemisch mit anderen Substanzen. Daher bleiben sie lange erhalten und können von Forschern zur Verfolgung langfristiger geologischer Prozesse genutzt werden. Chen merkte jedoch an, dass diese geochemischen Tracer unter EARS selten und oft umstritten sind.
Um zu klären, was unter EARS vor sich geht, suchte das Team mit hochpräzisen Instrumenten nach Neonisotopen (Ne) in kenianischen Gasen – und entdeckte eine Signatur aus dem tiefen Erdmantel. Die Signatur in den Gasen weist große Ähnlichkeiten mit den ältesten Oberflächensignaturen auf Hawaii auf, von denen man annimmt, dass sie ebenfalls auf einem tiefen Erdmantelplume liegen .
„Wir waren sehr gespannt auf die vorläufigen Ne-Isotopendaten, die die ursprüngliche Signatur des tiefen Mantels zeigen“, sagte Chen. „Aber die Signatur des tiefen Mantels ist klein, und wir mussten hart arbeiten, um sie zu entschlüsseln – ehrlich gesagt gab es keinen Heureka-Moment, wir haben das Ergebnis immer wieder in Frage gestellt und viele Stunden damit verbracht, die Daten immer wieder zu überprüfen.“
Nachdem das Team die Daten sorgfältig ausgewertet hatte, war es überzeugt, dass die Signatur echt war und mit Signaturen übereinstimmte, die in anderen Teilen des Grabens gefunden wurden. Chen stellte fest, dass die EARS-Plume wahrscheinlich von der Kern-Mantel-Grenze stammt, etwa 2.900 Kilometer tief im Erdinneren .
Während die EARS-Signaturen denen ähneln, die in Vulkangestein auf Hawaii gefunden wurden, merkte Chen an, dass es sich bei der Plume auf Hawaii vermutlich um einen diskreten aufsteigenden Strom aus heißem Mantel handelt, ähnlich einer Lavalampe, während die EARS-Plume wahrscheinlich eine andere Form hat.
„Wahrscheinlicher ist, dass eine große Masse heißen, aufsteigenden Materials aus der Tiefe der Erde den Mantel ersetzt hat, der sich ursprünglich unter dem EARS befand“, sagte Chen. „Beim Aufsteigen und Auftreffen auf die feste, kältere Lithosphäre breitet es sich aus und erzeugt dabei genügend Kraft, um die dünne Lithosphäre aufzubrechen, was zu intensiver vulkanischer Aktivität in der Region führt.“
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