Uma pesquisa liderada por D. Sarah Stamps, usando modelagem termomecânica 3D, descobriu que a Superpluma Africana, uma enorme ressurgência do manto, causa deformações incomuns paralelas à fenda observadas no Sistema de Rift da África Oriental. Isto acrescenta complexidade ao debate em torno das forças primárias que impulsionam o rifteamento, sugerindo uma combinação de forças de empuxo litosféricas e forças de tração do manto.
Simulações de computador confirmam que a Superpluma Africana causa as deformações incomuns e a anisotropia sísmica paralela à fenda detectada abaixo do Sistema de Rift da África Oriental.
O rifteamento continental envolve uma combinação de estiramento e fraturamento que penetra profundamente na Terra, explica a geofísica D. Sarah Stamps. Este processo refere-se ao alongamento da litosfera, a camada externa rígida da Terra. À medida que se torna mais tensa, as seções superiores da litosfera sofrem mudanças frágeis, levando a fraturas de rochas e terremotos.
Stamps, que estuda esses processos por meio de modelagem computacional e GPS para mapear movimentos de superfície com precisão milimétrica, compara os diferentes estilos de deformação de um continente em fenda com o jogo com Silly Putty.
“Se você bater no Silly Putty com um martelo, ele pode rachar e quebrar”, disse Stamps, professor associado do Departamento de Geociências, parte da Virginia Tech College of Science. “Mas se você separá-lo lentamente, o Silly Putty se estica. Portanto, em diferentes escalas de tempo, a litosfera da Terra comporta-se de maneiras diferentes.”
Seja no estiramento ou na ruptura, a deformação que surge com o rifteamento continental geralmente segue padrões direcionais previsíveis em relação ao rifte: A deformação tende a ser perpendicular ao rifte. O Sistema de Rift da África Oriental, o maior sistema de rift continental da Terra, tem essas deformações perpendiculares ao rift. Mas depois de medir o sistema de fendas com instrumentos GPS durante mais de 12 anos, Stamps também observou deformações que ocorreram na direção oposta, paralelas às fendas do sistema. Sua equipe no Laboratório de Geodésia e Tectonofísica trabalhou para descobrir o porquê.
Professora Assistente D. Sarah Stamps. Crédito: Virginia Tech
Num estudo recente publicado no Jornal de pesquisa geofísica, a equipe explorou os processos por trás do Sistema Rift da África Oriental usando modelagem termomecânica 3D desenvolvida pelo primeiro autor do estudo, Tahiry Rajaonarison, pesquisador de pós-doutorado na New Mexico Tech que obteve seu doutorado. na Virginia Tech como membro do laboratório de Stamps. Seus modelos mostraram que a incomum deformação paralela à fenda do sistema de fenda é impulsionada pelo fluxo do manto para o norte associado à Superpluma Africana, uma ressurgência massiva do manto que sobe das profundezas da Terra, abaixo do sudoeste da África, e segue para nordeste através do continente, tornando-se mais raso. à medida que se estende para o norte.
Suas descobertas, combinadas com insights de um estudo que os pesquisadores publicaram em 2021 usando as técnicas de modelagem de Rajaonarison, poderiam ajudar a esclarecer o debate científico sobre quais forças motrizes de placas dominam o Sistema de Rift da África Oriental, sendo responsáveis tanto por sua deformação perpendicular à fenda quanto pela paralela à fenda. : forças de empuxo litosféricas, forças de tração do manto ou ambas.
Como pesquisador de pós-doutorado, Stamps começou a observar a incomum deformação paralela à fenda do Sistema de Rift da África Oriental usando dados de estações GPS que mediram sinais de mais de 30 satélites que orbitam a Terra, a cerca de 25.000 quilômetros de distância. As suas observações acrescentaram uma camada de complexidade ao debate em torno do que impulsiona o sistema de fendas.
Alguns cientistas vêem o rifteamento na África Oriental como impulsionado principalmente pelas forças de flutuação litosféricas, que são forças relativamente superficiais atribuídas principalmente à alta topografia do sistema de rifte, conhecida como Superswell Africano, e às variações de densidade na litosfera. Outros apontam para as forças de tracção horizontais do manto, as forças mais profundas resultantes das interacções com o manto que flui horizontalmente sob a África Oriental, como o principal factor.
O estudo de 2021 da equipe descobriu, por meio de simulações computacionais em 3D, que a fenda e sua deformação poderiam ser impulsionadas por uma combinação das duas forças. Seus modelos mostraram que as forças de empuxo litosféricas eram responsáveis pela deformação perpendicular à fenda, mais previsível, mas essas forças não podiam explicar a deformação anômala paralela à fenda detectada pelas medições GPS de Stamps.
Em seu estudo recém-publicado, Rajaonarison usou novamente a modelagem termomecânica 3D, desta vez para focar na fonte das deformações paralelas à fenda. Os seus modelos confirmam que a Superpluma Africana é responsável pelas deformações incomuns, bem como pela anisotropia sísmica paralela à fenda observada abaixo do Sistema de Rift da África Oriental.
A anisotropia sísmica é a orientação ou alinhamento das rochas em uma direção específica em resposta ao fluxo do manto, bolsas de derretimento ou tecidos estruturais pré-existentes na litosfera, disse Stamps. Neste caso, o alinhamento das rochas seguiu a direção do fluxo do manto para o norte da Superpluma Africana, o que sugere o fluxo do manto como sua fonte.
“Estamos dizendo que o fluxo do manto não está direcionando a direção leste-oeste, perpendicular à fenda, de algumas das deformações, mas que pode estar causando a deformação anômala para o norte paralela à fenda”, disse Rajaonarison. “Confirmámos ideias anteriores de que as forças de flutuação litosféricas estão a impulsionar a fenda, mas estamos a trazer uma nova visão de que deformações anómalas podem acontecer na África Oriental.”
Aprender mais sobre os processos envolvidos na ruptura continental, incluindo estes anômalos, ajudará os cientistas a desvendar a complexidade por trás da ruptura de um continente, algo que vêm tentando há décadas. “Estamos entusiasmados com este resultado da modelagem numérica do Dr. Rajaonarison porque fornece novas informações sobre os processos complexos que moldam a superfície da Terra através do rifteamento continental”, disse Stamps.
