Геология

Геологи десятилетиями спорили о том, соединяются ли разрозненные рифтовые долины центральной части Африки в единую зону зарождающегося раскола континента. Новое исследование представило прямые доказательства того, что мантийные газы действительно поднимаются на поверхность по разломам рифта Кафуэ в Замбии, подтверждая сценарий медленного разделения Африки на три тектонические плиты.

Тектонические плиты Земли либо сталкиваются, порождая горы, либо расходятся, тогда кора истончается и разрывается, давая начало новому водоему. Самый известный пример — Восточно-Африканская рифтовая система (EARS), где континент медленно раскалывается уже десятки миллионов лет. Этот процесс сопровождается землетрясениями и извержениями вулканов, однако на раннем этапе внешних проявлений глубоких процессов нет.

К юго-западу от EARS, через всю Центральную Африку — от Танзании до Намибии — тянется цепочка изолированных рифтовых долин: Луангва, Луано, Кафуэ, Окаванго и Эйсеб. Ранее геофизики зафиксировали там аномалии — низкую скорость сейсмических волн, повышенный тепловой поток и слабую фоновую сейсмичность. Гипотеза ученых заключается в том, что эта цепочка разломов — не набор отдельных структур, а единая зарождающаяся граница между Нубийской плитой и новой микроплитой, которую назвали плитой Сан. Если гипотеза верна, этот разлом соединяет EARS с Атлантикой через подводный Китовый хребет, что означает раскол Африки сразу на три части.

Авторы нового исследования проверили эту гипотезу, изучив рифт Кафуэ в Замбии, где на поверхность выходят геотермальные источники. В восьми точках — как в самом разломе, так и за его пределами — отобрали пробы газа. Сравнив соотношения гелия-3 и гелия-4 можно определить происхождение газа и глубинные процессы. Результаты опубликовал журнал Frontiers in Earth Science.

В шести пробах из зоны разлома соотношение изотопов гелия в восемь раз превысило число стандартного показателя и стало прямым доказательством присутствия мантийных газов на поверхности. А изотопный состав углерода в CO₂ показал близкое к мантийному диапазону значение, что дало второе, независимое подтверждение. Это доказывает, что мантийные флюиды поднимаются строго по разломам, а не рассеяны под всем регионом.

Такое соотношение газов в рифте, когда доминирует азот из коровых пород с высокой концентрацией радиогенного гелия и лишь небольшой добавкой мантийного CO₂, — типичный геохимический портрет именно ранней, незрелой стадии рифтогенеза, то есть разделения плит. Это подтверждают данные исследований других рифтов — Руква и Северо-Танзанийской зоны, где наблюдаются похожие процессы. По мере созревания рифта и нарастания магматизма картина меняется: объем мантийного углекислого газа резко возрастает, и он начинает доминировать.

Таким образом, геохимические данные совпадают с геофизическими и указывают, что под рифтом Кафуэ идет активный разрыв литосферы на самой ранней стадии. Если аналогичные мантийные сигналы найдут в других сегментах этой зоны, подтвердится раскол Африки по новому сценарию.