Ракель Брандао сотрудник Earth.com.
Формирование новой границы тектонических плит не должно быть незаметным. Разрыв плит вызывает землетрясения, извержения вулканов и изменения ландшафта, которые происходят достаточно быстро, чтобы их можно было отследить на картах.
Самый явный признак формирования такой границы в центральной Замбии был обнаружен не сейсмометром, а в горячей родниковой воде. Газ, выходящий вместе с пузырьками, исходил из глубин, которые не должны легко соединяться с поверхностью. Родники расположены вдоль рифта Кафуэ, длинной трещины в земной коре, которая проходит через Замбию.
Рифт Кафуэ
Исследователи давно подозревали, что рифт может быть всё ещё активен. До этого исследования никто этого не доказывал.
Майк Дейли, профессор наук о Земле в Оксфордском университете, возглавил группу, которая искала ответ в самой бурлящей воде. Его группа взяла пробы газа из восьми геотермальных скважин и источников в регионе. Шесть из них находились в пределах предполагаемой зоны разлома. Два — на стабильном грунте за её пределами.
Отбор проб из источников.
На каждом участке команда собирала газ, свободно бурлящий из воды, и помещала его в медные трубки. В Оксфорде они анализировали каждую пробу на наличие следов изотопов гелия и других элементов.
Изотопы — это разные варианты одного и того же элемента, химически идентичные, но немного отличающиеся по массе. Соотношение определённых изотопов в газе показывает, где он находился. Кора и мантия оставляют совершенно разные следы.
Подсказка о гелии.
Мантия Земли, слой горячих пород, расположенный под корой, содержит особый вид гелия, который исключительно редок на поверхности. В горных породах земной коры образуется другая версия газа в результате медленного радиоактивного распада. Соотношение между ними показывает происхождение любого образца газа.
В предыдущих работах в Йеллоустоне это измерение использовалось для обнаружения связей с глубинными магмами. Здесь же изотопные сигнатуры указывают на газы, поднимающиеся из горных пород на глубине примерно от 25 до 100 миль ниже поверхности.
Газ из шести источников внутри рифта Кафуэ показал явный мантийный компонент, который не был обнаружен в двух источниках за пределами рифта.
Контраст был достаточно резким, чтобы исключить загрязнение воздуха или обычные помехи от земной коры.
"Горячие источники вдоль рифта Кафуэ в Замбии имеют изотопные сигнатуры гелия, которые указывают на прямую связь источников с мантией Земли", — сказал Дейли.
Другой рифт Африки.
Показания из рифта Кафуэ попали в тот же диапазон, что и образцы из Восточноафриканской рифтовой системы — древней трещины на севере, которая открывалась миллионы лет.
Это сделало сравнение полезным. Восточный рифт Африки продвинулся дальше, с действующими вулканами и углубляющимися долинами, возраст которых исчисляется миллионами лет.
Образцы из Замбии соответствовали более ранней стадии того же процесса. Трещина начинает проникать в раскалённые породы. Мантийные флюиды пробиваются наверх. Вулканов пока нет.
Раскалывающийся континент.
Если рифт Кафуэ действительно раскалывает жёсткую внешнюю оболочку Земли, то это часть чего-то гораздо большего. Зона разлома простирается примерно на 1550 миль, от Танзании через Ботсвану до Намибии.
Исследователи называют его Юго-Западным Африканским рифтом, и если он продолжит развиваться, он может расколоть Африку пополам вдоль новой границы плит.
В течение десятилетий учёные предполагали, что Восточная Африка однажды отделится от континента вдоль Великой рифтовой долины. Возможно, это ещё произойдёт, но этот рифтогенез происходит медленно, и геометрия вокруг Африки оказывает сопротивление.
Африканская и Сомалийская плита расходятся со скоростью 6-7 см в год
Юго-западный путь может оказаться быстрее. Геологические особенности этого региона лучше согласуются с океаническими хребтами по обе стороны континента, что облегчает полный разрыв. "Рифт может стать границей плит, но обычно активность рифта прекращается до момента разрыва литосферы и образования границы плит", — сказал Дейли.
Рифты могут обеспечивать энергию.
Это открытие имеет практическое значение. Рифты на ранних стадиях могут производить геотермальное тепло и запасы гелия и водорода, ещё не разбавленных вулканическими газами.
Замбия уже проводит геотермальные исследования вдоль рифта Кафуэ в надежде на местное производство электроэнергии. Новые данные о связи с мантией делают эти перспективы значительно более интересными.
Гелий в мире находится в дефиците, он востребован для медицинских сканеров, микрочипов и ракетного топлива. Водород, который всё чаще рассматривается как чистое топливо, также может накапливаться в ранних рифтах.
Недавние исследования в аналогичных условиях показали, что ранние стадии рифтов являются одними из наиболее перспективных мест для поиска этих ресурсов. Кафуэ пополнил этот короткий список.
Более широкие последствия исследования.
До этого исследования никто напрямую не подтверждал, что рифт Кафуэ разрывает земную мантию. Геохимия теперь заполняет этот пробел. Активны разломы, происходит растрескивание земной коры, и газ из глубоких слоёв уже достиг поверхности – по крайней мере, вдоль исследованного участка.
Разлом в Кении
Дейли осторожно оценивает степень применимости этого утверждения. "Однако это исследование основано на анализе гелия в одном общем районе Юго-Западной Африканской рифтовой системы, протяжённость которой составляет тысячи километров", – сказал он.
Полевые работы вдоль остальной части рифта, включая участки в Ботсване и Намибии, уже ведутся, результаты ожидаются в конце 2026 года.
Изменяется дискуссия о возможном разрыве африканской плиты. Восточная Африка долгое время находилась в центре внимания.
Теперь Замбия становится серьёзным кандидатом на роль места, где может сформироваться следующая настоящая граница тектонических плит Африки.
Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Earth Science.
* * *
В 2005 году в Эфиопии в районе Афарского рифта за несколько дней открылась трещина протяжённостью около 60 км, и это стало одним из самых ярких современных примеров быстрого континентального рифтинга.
В 2018 году исследователи показали, что Афарский регион является местом расхождения трёх тектонических плит, где в будущем может сформироваться новый океанский бассейн.
В 1959 году в Танзании извержение Ол-Доньо-Ленгаи напомнило, что Восточно-Африканский рифт является не только зоной разломов, но и активным вулканическим регионом с уникальной карбонатитовой лавой.
В Кении геотермальные поля рифтовой зоны уже стали энергетическим ресурсом: компания KenGen развивает электростанции в Олкарии, используя тепло, связанное с рифтовой геологией.
В 2024 году исследователи вновь привлекли внимание к озеру Туркана как активному сегменту рифта, где растяжение коры влияет не только на геологию, но и на сохранение следов ранней эволюции человека.
Исследование рифта Кафуэ не означает, что Африка быстро разваливается. Но оно показывает, что процессы растяжения континента могут быть более широкими, чем считалось ранее. Для геологии это открытие важно как новое доказательство активности Юго-Западного рифта Африки.
