Afryka pęka nie tam, gdzie patrzyliśmy. Znaleźli ukryty szew Ziemi
Gazy z gorących źródeł w Zambii zdradziły ślad płaszcza Ziemi. To może być wczesny etap powstawania nowej granicy tektonicznej.
Afryka może mieć nowy, słabo widoczny szew tektoniczny. To pęknięcie tak głębokie, że sięga płaszcza Ziemi, ale na powierzchni prawie niewidoczne. Zespół badaczy z Oksfordu wziął pod lupę gazy z gorących źródeł w Zambii i znalazł coś, co nie pasowało ani do powietrza, ani do zwykłej skorupy. Izotopy helu zdradziły intruza: płyny, które nie pochodzą z tego świata, a przynajmniej nie z jego wierzchnich warstw. Ich ślad prowadzi przez uskoki ryftu Kafue prosto w głąb, tam, gdzie skały są gorące, plastyczne i nie mają zwyczaju kontaktować się z powierzchnią bez wyraźnego powodu.
To nie Wielki Rów Wschodni. Trop prowadzi do Zambii
Gdy mówi się o pękaniu Afryki, uwaga zwykle od razu idzie na wschód kontynentu: Etiopię, Kenię, Tanzanię i Wielki Rów Wschodni. To tam podręczniki pokazują najbardziej znany system ryftowy, który z czasem może doprowadzić do oddzielenia części Afryki Wschodniej od reszty kontynentu.
Nowe badanie przesuwa jednak nasz wzrok dalej na południowy zachód. Chodzi o ryft Kafue w Zambii, będący częścią szerzej rozumianej Południowo-Zachodniej Afrykańskiej Strefy Ryftowej. Według badaczy ta strefa może ciągnąć się przez ok. 2,5 tys. km, od Tanzanii przez Zambię i Botswanę aż w stronę Namibii, a być może dalej w kierunku struktur związanych z Atlantykiem.
Brzmi to jak zapowiedź wielkiej geologicznej mapy przyszłości i faktycznie nią w pewnym stopniu jest. Nie chodzi o katastrofę, która wydarzy się jutro, za sto lat ani nawet za tysiąc. Procesy ryftowe działają w tempie, które nie mieści się w ludzkiej wyobraźni. To skala milionów lat, nie pokoleń. Odkrycie jest ważne nie dlatego, że Afryka zaraz pęknie na pół, tylko dlatego, że wskazuje miejsce, gdzie taki proces może dopiero startować. Jak pierwsze pęknięcie na tafli, które nie zwiastuje natychmiastowej katastrofy, ale zdradza kierunek, w którym kontynent będzie dryfował przez kolejne epoki geologiczne.
Gorące źródła zdradziły coś, czego nie widać na powierzchni
Zainteresowanie badaczy ryftem Kafue wzbudziły dwa niezależne czynniki: ukształtowanie terenu wskazujące na procesy ekstensyjne w skorupie oraz anomalie geotermalne świadczące o podwyższonym strumieniu ciepła. Tego rodzaju przesłanki morfologiczne i termiczne, choć sugestywne, nie stanowią jednak wystarczającej podstawy do stwierdzenia powstania nowej granicy płyt litosferycznych. Konieczne było uzyskanie bezpośredniego dowodu na to, że system uskoków penetruje skorupę na głębokość umożliwiającą transport materii płaszczowej ku powierzchni.
Takim dowodem okazały się gazy wydobywające się z gorących źródeł i odwiertów. Zespół pobrał próbki z 8 miejsc: 6 w podejrzewanej strefie ryftowej i 2 poza nią. Następnie w laboratorium sprawdzono skład gazów i proporcje izotopów.
Izotopy to odmiany tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów w jądrze. W przypadku helu szczególnie ważny jest stosunek helu-3 do helu-4. Hel-3 jest znacznie silniej kojarzony z głębokim wnętrzem Ziemi, w tym z płaszczem, natomiast hel-4 w dużej mierze powstaje w skorupie w wyniku rozpadu promieniotwórczego uranu i toru.
Obecność podwyższonego udziału izotopów helu pochodzenia płaszczowego w gazach powierzchniowych dostarcza geologom informacji o istnieniu głębokich, przepuszczalnych stref w skorupie ziemskiej. Taka sygnatura wskazuje, że litosfera w danym rejonie utraciła integralność jako bariera izolująca, umożliwiając migrację fluidów z górnego płaszcza ku powierzchni.
Hel nie kłamie. Ten sygnał prowadzi aż do płaszcza Ziemi
W próbkach z ryftu Kafue wykryto proporcje izotopów helu wyraźnie wyższe niż te, których można by oczekiwać od samej skorupy. Nie pasowały też do sygnału atmosferycznego. Dodatkowo w części próbek pojawił się dwutlenek węgla o składzie izotopowym zbliżonym do źródeł płaszczowych.
Nie chodzi więc o to, że w Zambii są gorące źródła. Chodzi o to, że te źródła mogą być połączone z głębokimi strukturami, przez które płyny z płaszcza Ziemi przedostają się ku powierzchni. Płaszcz leży pod skorupą i sięga w tym kontekście dziesiątek kilometrów głębokości. W wypowiedziach autorów pojawia się zakres ok. 40-160 km.
Taki sygnał oznacza, że uskoki w obrębie ryftu Kafue mogą działać jak przewody. Nie są tylko płytkimi pęknięciami w skałach. Mogą tworzyć strefę osłabienia, która sięga wystarczająco głęboko, by uruchamiać wymianę między skorupą a głębszym wnętrzem planety.
Ryft to początek rozrywania kontynentu
Ryft kontynentalny powstaje wtedy, gdy skorupa i litosfera zaczynają się rozciągać. Litosfera to sztywna, zewnętrzna powłoka Ziemi obejmująca skorupę i najwyższą część płaszcza. Gdy siły tektoniczne rozciągają taki obszar, skały pękają, bloki skorupy opadają, a teren może tworzyć obniżone doliny ograniczone uskokami.
Jeżeli proces trwa wystarczająco długo i jest wystarczająco silny, to ryft może przekształcić się w nową granicę płyt tektonicznych. W skrajnym przypadku kontynent rozpada się, a między jego częściami może powstać nowy ocean. Tak wyglądała m.in. historia Atlantyku, który nie istniał od zawsze, lecz powstał po rozpadzie wcześniejszych superkontynentalnych układów.
To jednak tylko jeden ze scenariuszy. Wiele ryftów po prostu umiera po drodze, jak pomysł, który nigdy nie doczekał się realizacji. Rozciąganie słabnie, pęknięcia zostają w skałach jako niemi świadkowie niedokończonego rozstania, ale do pełnego rozpadu kontynentu nie dochodzi. Dlatego właśnie odkrycie w Zambii trzeba czytać ostrożnie. Jest to możliwy początek procesu, sygnał, że coś drgnęło w głębi, a nie pewny wyrok na mapę Afryki. Kontynent ma jeszcze mnóstwo czasu na zmianę zdania.
Afryka może pękać tam, gdzie skorupa już była osłabiona
Najciekawsza część interpretacji dotyczy tego, że Afryka ma wiele dawnych stref osłabienia skorupy. Kontynenty nie są jednorodnymi płytami z jednego kawałka. Składają się z bloków, dawnych pasm górskich, kratonów, starych szwów tektonicznych i stref uskokowych, które mogą zostać ponownie wykorzystane przez młodsze procesy. Ryft Kafue leży w takim właśnie tektonicznym kontekście. Jeśli istniejące osłabienia są dobrze ustawione względem szerszych sił działających na kontynent, próg potrzebny do dalszego pękania może być niższy.
Właśnie dlatego badacze sugerują, że Południowo-Zachodni Afrykański System Ryftowy może być alternatywną drogą rozwoju tektonicznego kontynentu. Nie oznacza to, że zastąpi Wielki Rów Wschodni, ale pokazuje, że obraz pękania Afryki może być bardziej złożony, niż dotąd zakładano.
Czy to zjawisko ciągnie się dalej?
Autorzy badania jasno zaznaczają, że potrzebne są kolejne pomiary. Jeśli podobne sygnały płaszczowego helu pojawią się w innych fragmentach tej długiej strefy, np. w systemach Luano, Luangwa, Okavango czy Eiseb, argument za rodzącą się granicą tektoniczną będzie znacznie mocniejszy.
Dotychczas najdokładniej zbadany został fragment systemu w Zambii. Na obecnym etapie nie można jednak rozstrzygnąć, czy mamy do czynienia z lokalną aktywną strefą ryftową, czy też z manifestacją większej struktury tektonicznej, która dopiero zaczyna być identyfikowalna w danych geochemicznych. Rozstrzygnięcie tej kwestii wymaga integracji wyników z wielu dziedzin – sejsmologii, geofizyki, kartowania uskoków, pomiarów deformacji powierzchniowych oraz badań strumienia ciepła – wykraczających poza samą analizę składu izotopowego gazów.
Przeczytaj także:
Tak właśnie działa dobra nauka: nie ogłasza przełomu po jednym sygnale. Zamiast tego wskazuje kierunek – tu trzeba kopać głębiej, tu patrzeć uważniej. Reszta to już robota dla kolejnych zespołów i kolejnych lat badań.
