Sarah Stamps, usando modelado térmico 3D, encontró una investigación dirigida por el Dr. Esto agrega complejidad al debate sobre las fuerzas iniciales que impulsan la ruptura, lo que sugiere una combinación de fuerzas de flotabilidad en la litosfera y fuerzas de tracción del manto.
Las simulaciones por computadora confirman que el superelemento africano causa deformaciones inusuales y anisotropía sísmica paralela a la falla detectada debajo del Sistema de Rift de África Oriental.
geofísico dr. Este proceso se relaciona con el alargamiento de la litosfera, la capa exterior dura de la Tierra. A medida que la litosfera se vuelve más estrecha, las partes superiores de la litosfera sufren cambios frágiles, lo que provoca fracturas en las rocas y terremotos.
Stamp, que estudia estos procesos utilizando modelos informáticos y GPS Para mapear los movimientos de la superficie con precisión milimétrica, compara los diferentes patrones de deformación del continente en ruptura jugando con plastilina.
“Si golpeas la masilla para la celulitis con un martillo, puede agrietarse y romperse”, dijo Stamps, profesor asociado del Departamento de Ciencias de la Tierra, parte de la Facultad de Ciencias de Virginia Tech. “Pero si la aflojas lentamente, la masilla tonta se expande. Entonces, en diferentes escalas de tiempo, la litosfera de la Tierra se comporta de diferentes maneras”.
Ya sea que se expanda o rompa, la deformación que acompaña a una grieta continental suele seguir patrones direccionales predecibles con respecto a la grieta: la deformación tiende a ser perpendicular a la grieta. El Sistema de Rift de África Oriental, el sistema de rift continental más grande de la Tierra, tiene esas deformaciones verticales. Pero después de medir el sistema de fallas con instrumentos GPS durante más de 12 años, Stamps también notó una deformación en dirección opuesta, paralela a las fallas del sistema. Su equipo en el Laboratorio de Geodesia y Física Tectónica trabajó para averiguar por qué.
Profesor Asistente Dr. Sellos de Sara. Crédito: Tecnología de Virginia
En un estudio reciente publicado en Revista de investigación geofísica, el equipo exploró los procesos detrás del Sistema de Rift de África Oriental utilizando modelos térmicos 3D desarrollados por el primer autor del estudio, Tahiri Rajaonarisson, investigador postdoctoral en New Mexico Tech que recibió un Ph.D. en Virginia Tech como miembro del Stamps Lab. Sus modelos mostraron que la deformación de grietas paralelas del sistema de grietas es impulsada por el flujo del manto hacia el norte asociado con la Gran Superficie Africana, un levantamiento masivo del manto que se eleva desde las profundidades de la Tierra debajo del suroeste de África y se extiende hacia el noreste a través del continente, volviéndose menos profundo. . Porque se extiende hacia el norte.
Sus hallazgos, combinados con los conocimientos de un estudio que los investigadores publicaron en 2021 utilizando técnicas de modelado de Rajaonarisson, podrían ayudar a aclarar el debate científico sobre qué fuerzas impulsoras de placas dominan el sistema de grietas de África Oriental, lo que explica tanto la deformación perpendicular como la ruptura paralela. Las fuerzas de flotabilidad en la litosfera, las fuerzas de arrastre en el manto o ambas.
Como investigador postdoctoral, Stamps comenzó a observar la inusual deformación paralela del Sistema de África Oriental utilizando datos de estaciones de GPS que miden señales de más de 30 satélites que orbitan la Tierra, a unos 25 000 kilómetros de distancia. Sus observaciones han agregado una capa de complejidad al debate sobre qué impulsa el sistema de fallas.
Algunos científicos teorizan que el Rift de África Oriental es impulsado principalmente por fuerzas de flotabilidad en la litosfera, que son fuerzas relativamente superficiales atribuidas principalmente a la alta topografía del sistema de rift, conocido como African Superwell, y a las diferencias de densidad en la litosfera. Otros apuntan a las fuerzas de arrastre del manto horizontal, las fuerzas más profundas que surgen de las interacciones con el manto que fluye horizontalmente debajo de África Oriental, como el motor subyacente.
el equipo Estudio 2021 Descubrió a través de simulaciones por computadora en 3D que la grieta y su deformación podrían ser impulsadas por una combinación de las dos fuerzas. Sus modelos mostraron que las fuerzas de flotabilidad en la litosfera eran responsables de la deformación de grietas verticales más predecible, pero estas fuerzas no pueden explicar la deformación anómala paralela a la falla capturada por las mediciones de GPS de Stamps.
En su estudio recién publicado, Rajaonarison volvió a utilizar el modelado termomecánico 3D, esta vez para centrarse en el origen de las deformaciones paralelas a la grieta. Sus modelos confirman que la superpluma africana es responsable de las deformaciones inusuales, así como de la anisotropía sísmica paralela a las fallas observadas en el Sistema del Rift de África Oriental.
La anisotropía sísmica es la orientación o alineación de las rocas en una dirección específica en respuesta al flujo del manto, bolsas de fusión o tejidos estructurales preexistentes en la litosfera, dijo Stamps. En este caso, la alineación de rocas siguió la dirección hacia el norte del gran flujo del manto africano, lo que indica que el flujo del manto es su origen.
“Estamos diciendo que el flujo del manto no está impulsando la grieta ortogonal este-oeste de alguna deformación, pero puede causar una deformación anómala hacia el norte paralela a la grieta”, dijo Rajaonarisson. “Hemos confirmado ideas previas de que las fuerzas de flotabilidad en la litosfera están impulsando la grieta, pero brindamos una nueva perspectiva de que puede ocurrir una deformación anormal en el este de África”.
Saber más sobre los procesos involucrados en la ruptura continental, incluidos los anómalos, ayudará a los científicos a desentrañar la complejidad detrás de la ruptura del continente, algo que han estado intentando durante décadas. “Estamos entusiasmados con este resultado del modelado numérico del Dr. Rajaonarison porque proporciona nueva información sobre los procesos complejos que dan forma a la superficie de la Tierra a través de la ruptura continental”, dijo Stamps.
Referencia: “Una investigación geodinámica de las interacciones litosféricas y de plumas debajo del Rift de África Oriental” por Taheri A. Rajaonarison y el Dr. Sarah Stamps, John Nalipov, Andrew Nibbled y Emmanuelle A. Revista de Investigación Geofísica, Tierra Sólida.
doi: 10.1029/2022JB025800
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