Des chercheurs du Collège des arts et des sciences ont publié de nouveaux détails sur l'évolution de la vallée du Rift est-africain (EAR), l'une des plus grandes zones de rift continental au monde.

Christophe Scholz, professeur de sciences de la Terre, et une équipe d'étudiants et de chercheurs, ont passé l'année dernière à traiter et à analyser les données acquises en 2015 du lac Malawi, le résultat d'un effort de recherche multinational parrainé par la National Science Foundation (NSF). En étudiant le jeu de la sédimentation et de la tectonique, ils ont confirmé que le rifting - le processus par lequel les plaques tectoniques de la Terre se séparent - s'est produit lentement dans le bassin central du lac au cours des 1,3 million d'années passées, utilisant une série de failles de plusieurs millions d'années plus anciennes.

Scholz dit que la nature de l'activité tectonique est attribuée à une forte, lithosphère froide et de déformer la localisation des failles survenues des millions d'années auparavant, quand le bassin s'est formé. La lithosphère terrestre comprend la croûte et le manteau supérieur.

Les conclusions de l'équipe font l'objet d'un article dans le Journal de géologie structurale (Elsevier, 2016), que Scholz a co-écrit avec l'auteur principal et le doctorat. candidat Tannis McCartney G'17.

"Nous avons collecté des données au cours d'une croisière de recherche d'un mois à bord d'un porte-conteneurs converti sur le lac Malawi, " dit Scholz, un leader dans l'analyse des bassins sédimentaires des systèmes d'extension. "Pour la première fois, une source sismique à l'échelle crustale a été déployée sur un lac africain, révélateur alléchant, de nouveaux détails sur l'évolution stratigraphique et structurelle du système du rift est-africain."

Les plaques tectoniques sont d'énormes plaques de croûte et de manteau qui sont constamment en mouvement, s'écraser souvent sur, se frottant ou tombant les uns sous les autres, provoquant des tremblements de terre dans le processus. Quand cela arrive, les plaques se déchirent pour former une région de plaine connue sous le nom de vallée du Rift.

L'EAR est l'une des plus grandes vallées du Rift au monde. environ 3, 700 miles de long et 30-40 miles de large. La vallée du Rift est si grande qu'elle divise lentement l'Afrique en deux. La plus grande plaque tectonique nubienne englobe la majeure partie du continent, tandis que la plus petite plaque somalienne porte la Corne de l'Afrique.

"L'AER est considérée comme le berceau de l'humanité, " Scholz dit. "Au cours de sa formation il y a plus de 25 millions d'années, la région a subi un rifting considérable, modifier ses rivières, lacs et climat, et préparer le terrain pour l'évolution des primates et des humains."

Au sein de l'AER se trouvent deux systèmes de vallées, dont l'un est le Western Rift. Ce système abrite une chaîne d'énormes lacs et zones humides, y compris le lac Malawi. Bordé par le Malawi, Tanzanie et Mozambique, Le lac Malawi a une superficie de plus de 11, 400 milles carrés, ce qui en fait la neuvième plus grande masse d'eau douce au monde. C'est aussi le troisième plus grand lac d'Afrique, et, à 2 heures, 300 pieds, son deuxième plus profond.

Le lac Malawi est connu pour ses plus d'un millier d'espèces de cichlidés, une diversification probablement déclenchée par des forces environnementales changeantes. Scholz a récemment fait la une des journaux lorsqu'il a confirmé que les niveaux d'eau du lac Malawi avaient fluctué environ deux douzaines de fois, parfois jusqu'à 600 pieds, au cours du dernier million d'années.

Scholz explique qu'une faille est une fracture à la surface de la Terre qui s'élargit avec le temps. « En Afrique de l'Est, le rifting a créé une série d'étroites, des vallées profondes qui contiennent certains des plus grands lacs d'eau douce du monde, " dit-il. Bien que ces lacs proviennent de millions d'années d'étirement et d'amincissement tectoniques, Le lac Malawi est relativement jeune. Sur la base des analyses effectuées par McCartney, le bassin du rift du lac s'est probablement formé il y a environ 8 millions d'années. « Les conditions en eau profonde n'ont persisté qu'environ 4 millions d'années plus tard, quand l'eau douce a inondé la vallée du Rift, " ajoute Scholz.

En 2015, Scholz et une équipe de collègues ont imagé des structures géologiques et enregistré des tremblements de terre sous le lac Malawi. Ils l'ont fait en utilisant une réserve de « pistolets à air comprimé, " générer des ondes sonores qui ont été enregistrées par des capteurs de pression dans un rayon de 5, Câble de 1 000 pieds de long remorqué derrière leur navire de recherche converti. (L'ancien porte-conteneurs possédait un laboratoire, générateurs, compresseurs et équipements lourds pour le remorquage de la source sismique.) Les données recueillies par les capteurs du câble ont été comparées à celles recueillies par des dizaines de sismomètres à terre et au fond du lac.

L'équipe est retournée à Syracuse avec des charges géophysiques, données géologiques et géochimiques. Ils ne savaient pas à quel point c'était vraiment révolutionnaire. McCartney, En réalité, a basé sa thèse de doctorat dessus. "Les données nous aident à répondre à des questions clés sur l'origine et le rôle du magma au début du rifting, la formation et l'évolution de la segmentation du rift et sa manifestation dans la croûte et le manteau supérieur, " elle dit.

Une grande partie du travail de l'équipe s'est concentrée sur la compréhension des formes et de l'étendue des failles formant des failles, qui produisent des dépressions topographiques appelées demi-grabens. Quand la croûte terrestre se déchire, la lithosphère s'étend - dans le cas du lac Malawi, moins d'un pouce par an et crée une faille. « Nous avons maintenant des preuves concluantes de la migration des failles loin de la faille frontalière du demi-graben, " ajoute McCartney. " Nous savons aussi que des failles dans l'éponte [la section de la faille sous le lac, lui-même], se sont allongés au cours du dernier million d'années."

Scholz espère que les résultats fourniront un cadre géologique unifié pour quiconque explore le système EAR, et mettra en lumière d'autres systèmes de rift continentaux, même les plus anciens, comme les bassins du rift le long de la côte est de l'Amérique du Nord.

Le gouvernement du Malawi s'intéresse au potentiel du rift pour des quantités commerciales de pétrole et de gaz naturel.

« La présence de systèmes d'hydrocarbures fonctionnels dans de jeunes bassins de lacs de rift, âgés de quelques millions d'années, a suscité un intérêt considérable pour l'exploration dans la vallée du Grand Rift, " dit Scholz. " Les découvertes scientifiques issues de l'étude de la NSF sont de nature purement académique, mais les gouvernements de la région utilisent les résultats pour aider à identifier les ressources énergétiques pour certaines des personnes les plus pauvres du monde. »

De nombreux chercheurs considèrent l'EAR—et, par extension, Le lac Malawi, l'un des exemples les mieux exprimés d'un continent aux premiers stades de l'éclatement. "L'Afrique de l'Est a toujours été un foyer d'évolution, » conclut Scholz. « La tectonique des plaques et la variabilité climatique n'ont pas seulement transformé son paysage, mais aussi dicté le développement et la dispersion de nos ancêtres de l'Afrique vers le reste du monde. Nous assistons à l'évolution, à tous les égards du mot."