Геофизики нашли причину роста трещин в Восточной Африке: виновата древняя засуха

Переход Восточной Африки от влажного климата к засушливому спровоцировал ускорение тектонического расхождения континента. К таким выводам пришла международная группа учёных из Университета Окленда и Университета Сиракуз. Анализ 27 разломов под озером Туркана в северной Кении показал, что падение уровня водоёма на 100-150 метров 4-6 тысяч лет назад увеличило скорость смещения тектонических блоков в среднем на 0,17 мм в год. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Восточноафриканская рифтовая система представляет собой зону активного расхождения тектонических плит протяжённостью свыше 3000 километров — от залива Аден до Мозамбика. В этом регионе Африканская плита раскалывается на две части: Нубийскую (западную) и Сомалийскую (восточную), удаляющиеся друг от друга со скоростью 6-7 мм ежегодно.

В ходе исследования учёные обнаружили двухфакторный механизм воздействия климата на процессы рифтогенеза:

• Когда уровень озера Туркана упал со 100-150 метров к современным отметкам, давление водной массы на земную кору резко уменьшилось. Численное моделирование показало, что эта разгрузка создала изменения напряжений Кулона в диапазоне 95-230 килопаскалей на разломах внутри бассейна.
• Уменьшение давления в коре привело к интенсификации плавления мантийных пород на глубине. Расчёты указывают на увеличение потока магмы более чем на 0,1 км³ за тысячелетие, что вызвало дополнительные напряжения до 650 кПа — в три раза сильнее эффекта от разгрузки озёрной воды.

Джеймс Мьюрхед, ведущий автор исследования из Университета Окленда, подчеркивает: скорость разломообразования может меняться из-за колебаний уровня озера всего на несколько сотен метров, поскольку плавление пород и генерация магмы под рифтом усиливают тектонический отклик на изменения озёрной нагрузки.

Исследовательская группа проанализировала сейсмические профили под озером Туркана с применением технологии CHIRP (компрессированных высокоинтенсивных радарных импульсов) и радиоуглеродных датировок осадочных кернов. Были рассмотрены два временны́х интервала:

1. Поздний Африканский влажный период (9 631-5 333 лет назад) — эпоха высокого стояния озера, когда водная поверхность находилась более чем на 90 метров выше современного уровня.
2. Пост-влажный период (5 333 лет назад — по настоящее время) — фаза аридизации, начавшаяся около 6 000 лет назад вследствие ослабления муссонов и изменений орбитальных параметров Земли.

Из 27 исследованных разломов 74% продемонстрировали повышение скорости смещения после высыхания озера. 11% показали снижение активности. Наибольшее ускорение зафиксировано на разломах вблизи вулканической оси рифта.

Среднее увеличение скорости сброса составило 0,17 +- 0,08 мм в год, что эквивалентно усилению сейсмической и вулканической активности на участке южного бассейна Туркана.

Полученные результаты коррелируют с аналогичными явлениями в других тектонически активных зонах:

• Исландии, где отступление ледяных шапок с XIX века вызвало рост частоты землетрясений из-за изостатической разгрузки земной коры.
• Йеллоустоне, США, где таяние ледников способствовало увеличению производства мантийной магмы и изменению напряжений вокруг магматических камер.
• Сьерра-Неваде, Калифорния, где исчезновение снежного покрова коррелировало с повышенной сейсмичностью в зонах разломов.

Кристофер Шольц, соавтор работы из Университета Сиракуз, отмечает, что континентальный рифтогенез традиционно рассматривался как процесс, укоренённый исключительно в тектонике плит. Новое исследование демонстрирует, что разрыв континентов также формируется поверхностными процессами, включая региональный климат.

Для справки, регион озера Туркана считается колыбелью человечества — здесь обнаружены одни из древнейших останков гоминидов. Периоды засухи, сопровождавшиеся усилением вулканической и сейсмической активности, потенциально влияли на доступ древних людей к ресурсам и изменяли ландшафты их обитания.

В современных условиях изменение климата — как естественное, так и антропогенное — может воздействовать на вероятность будущей вулканической и тектонической активности в Восточной Африке. Однако эти изменения происходят в геологических, а не человеческих масштабах времени, делая их эффекты малозаметными на протяжении одного поколения.

Парадоксально, но новые климатические модели МГЭИК прогнозируют для озера Туркана не сокращение, а подъём уровня воды до 20 метров в ближайшие два десятилетия из-за интенсификации дождей в Эфиопии и увеличения стока реки Омо. Это может создать риск наводнений, но одновременно снизить сейсмическую опасность за счёт увеличения нагрузки на кору.

Исследователи предупреждают: продолжающиеся антропогенные изменения гидрологии региона — строительство плотин и ирригация на реке Омо — могут поддерживать низкие уровни озера, сохраняя повышенную сейсмическую угрозу для населения вокруг Туркана.

Источник: livescience.com