Professeur de sciences de la Terre et des planètes à l'Université du Nouveau-Mexique (UNM), Dr Tobias Fischer et chercheur à l'Université de Syracuse (maintenant chargé de cours à l'Université d'Auckland), Le Dr James Muirhead a dirigé une équipe internationale de chercheurs interdisciplinaires pour étudier le rôle du carbone dans la rupture des continents.

Ce travail, dont une grande partie a été financée par des subventions de la National Science Foundation, est l'aboutissement d'efforts de recherche qui ont commencé avec d'anciens étudiants de l'UNM et d'autres États-Unis, Français, Universités tanzaniennes et kenyanes.

La complicité, qui comprenait également des scientifiques de New Mexico Tech, l'Université de l'Oregon, Université de Dar Es Salaam, Université Nationale de Seoul, Université de Tokyo, Université de l'Alberta, Université Macquarie, Université Goethe et Université de Montpellier II, a conduit à de nouvelles connaissances sur le stockage et le transfert dynamique du carbone sous la croûte continentale épaisse et très ancienne actuellement publiée dans la revue La nature titré, Le manteau cratonique déplacé concentre le carbone en profondeur lors du rifting continental.

Il a d'abord été reconnu par un ancien étudiant de l'UNM, maintenant professeur assistant à l'Université nationale de Séoul, Dr Hyunwoo Lee, que le rift est-africain et les rifts continentaux en général sont des sources importantes de carbone dégazé du manteau terrestre vers l'atmosphère. Alors que les travaux ultérieurs d'autres groupes ont montré que le CO 2 les émissions du Rift est-africain sont variables le long de ses 3, étendue de 000 km, la question restait "d'où vient tout ce carbone et comment est-il si efficacement libéré ?"

Travaux ultérieurs de Fischer et de son collaborateur, le professeur Stephen Foley de l'Université Macquarie, Australie, a proposé un modèle dans lequel le dégazage du CO 2 est finalement obtenu à partir de carbone qui s'est accumulé pendant des milliards d'années à la base de l'épaisse vieille lithosphère cratonique située au centre et au bord du rift est-africain.

"Le modèle suggère que ce carbone accumulé provient de la subduction des plaques océaniques et des panaches profonds du manteau, " a déclaré Fischer. "Ces processus pourraient fournir suffisamment de carbone au fond d'une lithosphère continentale très épaisse et vieille d'un milliard d'années pour expliquer le taux élevé de CO 2 flux observés dans la partie en déformation active du rift."

Cependant, le modèle proposé par Fischer et Foley n'a pas pu expliquer comment ce CO profond 2 réussi à s'échapper de la partie s'étendant activement de la faille, qui est exactement là où le travail actuel relie les points.

Muirhead et Fischer avec l'étudiant à la maîtrise Amani Laizer de l'Université de Dar Es Salaam en Tanzanie et un doctorat en géophysique. l'étudiante Sarah Jaye Oliva de l'Université de Tulane est retournée en Tanzanie en 2018 et a collecté des données et des échantillons dans des endroits où le rifting actif,

c'est-à-dire où les plaques s'écartent, croisent l'ancien craton épais qui se trouve au-dessus d'un panache du manteau. Des échantillons de gaz ont été prélevés dans des sources chaudes de cette région qui n'avaient jamais été échantillonnées auparavant.

Les analyses de ces échantillons dans le contexte des données déjà existantes des travaux antérieurs ont montré une différence frappante dans la composition chimique des gaz qui sont libérés du rift actif et du craton. Les gaz du craton sont entièrement crustaux sans aucun signe de gaz du manteau, y compris CO 2 . L'azote et l'hélium crustal dominent ces gaz de craton. Les gaz de rift, quant à eux, sont bourrés de CO du manteau 2 et ont une forte signature isotopique de l'hélium du manteau. CO du manteau mesuré 2 les flux sont proches de zéro sur le craton mais augmentent dans le rift adjacent s'étendant activement.

"Juste à la frontière entre le craton et la faille déformante se trouve le seul volcan de carbonatite actuellement en éruption au monde, Oldoinyo Lengai, " a déclaré Fischer. "Ce volcan fait éclater des laves si liquides qu'elles se déplacent comme de l'huile à moteur. La raison en est qu'ils sont dépourvus de la silice qui compose la plupart des roches ignées mais contiennent environ 30 pour cent de carbone, une quantité incroyablement élevée qui donne à la roche son nom de carbonatite. En regardant en arrière dans le temps géologique, il s'avère qu'il y a de nombreux volcans de carbonatite juste au bord du craton de Tanzanie, mais ils ne sont tout simplement pas actifs actuellement."

Cette répartition des carbonatites a conduit l'équipe à proposer un mécanisme qui provoque la migration latérale de la lithosphère cratonique profonde où se trouve tout ce carbone solide stocké, dans le manteau sur les bords du craton.

Les données géophysiques acquises et analysées par l'Université de Tulane et l'Université de Montpellier II montrent une forte augmentation de l'épaisseur de la plaque au bord du craton. Les géophysiciens dirigés par le professeur Cindy Ebinger, Drs. Sarah Oliva et le professeur Christel Tiberi ont proposé que cette étape améliore la formation de fonte et explique la concentration de magma qui transporte l'excès de CO 2 , ainsi que la distribution spatiale des séismes parfois dommageables qui ouvrent des fissures pour le CO 2 de remonter à la surface. Cela expliquerait la différence frappante de CO 2 rejet et source comme documenté par les mesures de surface.

Ce modèle conceptuel s'intègre également dans les modèles physiques quantitatifs développés par le Dr Jolante van Wjik, professeur à New Mexico Tech et Dr Claire Currie, professeur à l'Université de l'Alberta, which shows that unusually thick and low density mantle rocks beneath a craton will be swept laterally by mantle flow, moving toward the thinner plate beneath the continental rift.

This material transfer may enhance melt production. Par conséquent, the research team concluded, lateral migration of deep cratonic lithosphere soaked with ancient accumulated carbon is ultimately responsible for carbonatite volcanism and the on-going continental break-up in this region of East Africa.