Forscher entdecken die Ursache der seltsamen Verformung im größten Kontinentalrissen der Erde

Kontinentaler Rifting ist der Prozess, bei dem ein Landmassen langsam auseinandergerissen wird und schließlich über Millionen. Es beginnt mit der Dehnung der Lithosphäre, der starren äußeren Schale der Erde.

Wenn diese Schicht dünner wird, frakturiert die obere Kruste, was Erdbeben und sichtbare Risse verursacht, während tiefere Regionen langsamer und gleichmäßiger fließen können. Wie die Lithosphäre auf Spannungen reagiert Geophysiker D.

Sarah Stamps erklärt, dass dieser Verhaltensunterschied vom Zeitskala und dem Stress abhängt, ähnlich wie bei einem bekannten Material. „Wenn Sie Silly Putty mit einem Hammer treffen, kann es tatsächlich reißen und brechen“, sagte Stamps, außerordentliche Professorin im Department of Geosciences, Teil des Virginia Tech College of Science.

Aber wenn Sie es langsam auseinanderziehen,

„Aber wenn Sie es langsam auseinanderziehen, dehnt sich das Silly Putty.

Auf verschiedenen Zeitskalen verhält sich die Lithosphäre der Erde also auf unterschiedliche Weise.“ Seit Jahrzehnten erwarten Wissenschaftler, dass sich die meisten Verformungen in Grabenzonen senkrecht zur Richtung des Grabens ereignen, was im Wesentlichen das Kruste seitlich auseinanderzieht.

Das Ostafrikanische Grabenbruchsystem, der größte aktive kontinentale Graben auf der Erde, zeigt dieses Muster. Aber langfristige GPS-Messungen haben etwas Rätselhaftes enthüllt: Teile der Region verschieben sich auch parallel zum Graben selbst.

Technik und Auswirkungen

Um dies zu untersuchen, wandten sich Forscher detaillierten 3D-theromechanischen Modellen zu, die, der derzeit ein Postdoktorand an New Mexico Tech ist.

Seine Simulationen zeigen, dass diese ungewöhnliche, riftparallele Bewegung durch einen nach Norden gerichteten Mantelfluss angetrieben wird, der mit dem afrikanischen Superplume verbunden ist. Dieses Ergebnis hilft, eine seit langem bestehende Debatte darüber zu lösen, welche Kräfte den Riftprozess dominieren.

Einige Wissenschaftler argumentierten, dass relativ flache Kräfte, bekannt als lithosphärische Auftriebskraft, verantwortlich seien. Diese Kräfte sind mit dem erhöhten afrikanischen Superswell und Variationen der Gesteinsdichte verbunden.

Technik und Auswirkungen

Andere wiesen auf tiefere Mantelzugkräfte hin, die durch die horizontale Bewegung ßem Gestein unter der Oberfläche verursacht werden. Auflösung einer wissenschaftlichen Debatte Frühere Modellierungsarbeiten im Jahr 2021 deuteten darauf hin, dass beide Kräfte wichtig sind.

Der Auftrieb erklärt die erwartete seitliche Dehnung, konnte aber die neu beobachtete parallele Bewegung nicht erklären. Die jüngste Studie schließt diese Lücke, indem sie den Mantelfluss aus dem Superplume als fehlenden Antrieb identifiziert.

Die Forschung erklärt auch ein verwandtes Phänomen namens seismische Anisotropie, bei dem seismische Wellen in bestimmten Richtungen schneller reisen, weil die Gesteinsschichten unter der Erde ausgerichtet sind. In Ostafrika stimmt diese Ausrichtung mit der Nordströmung des Superplumes überein und liefert damit weiteren Beweis für dessen Einfluss.

Wir sagen, dass der Mantelfluss nicht

„Wir sagen, dass der Mantelfluss nicht die ost-westliche, riftsenkrechte Richtung einiger Verformungen antreibt, sondern dass er möglicherweise die anomale nordwärts gerichtete Verformung parallel zum Graben verursacht“, sagte Rajaonarison.

„Wir bestätigen frühere Ideen, dass die lithosphärischen Auftriebskräfte den Graben antreiben, bringen aber neue Erkenntnisse darüber mit, dass in Ostafrika eine anomale Verformung auftreten kann.“ Tiefenprozesse und Oberflächenveränderungen Die Ergebnisse wurden in Geophysical Research Letters veröffentlicht und betonen, wie Prozesse, die hunderte bis tausende Kilometer unter der Erdoberfläche stattfinden, direkt beeinflussen können, wie Kontinente darüber auseinanderbrechen.

Eine separate Studie, die ebenfalls im Jahr 2025 in Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde, konzentrierte sich darauf, wie kleinere Krustenblöcke, bekannt als Mikroplatten, innerhalb des Grabenbruchs verhalten.

Was die Studie zeigt

Mithilfe dichter Daten des Global Navigation Satellite System fanden Wissenschaftler heraus, dass die Victoria-Mikroplatte, die zwischen den Hauptgrabenbrucharmen liegt, sich langsam gegen den Uhrzeigersinn mit etwa 0,0583 ± 0,0293° pro Million Jahre dreht (ungefähr 6,48 ± 3,26 Millimeter pro Jahr, oder etwa 0,26 ± 0,13 Zoll pro Jahr).

Die Rolle der Mikroplatten in der Grabenbruchdynamik Die Studie zeigt, dass die meisten Verformungen entlang der Ränder dieser Mikroplatte konzentriert sind, wo Verwerfungen mit Geschwindigkeiten 1,8 bis 2,2 Millimetern pro Jahr (etwa 0,07 bis 0,09 Zoll pro Jahr) gleiten, während das Innere größtenteils stabil bleibt und nur in einigen Bereichen eine geringfügige Dehnung aufweist.

Diese Rotation hilft zu erklären, warum die Verformung in der Region nicht perfekt mit dem Grabenbruch selbst ausgerichtet ist. Stattdessen ist die Bewegung leicht gewinkelt und spiegelt eine Kombination äften wider, die in unterschiedlichen Tiefen wirken.

Technik und Auswirkungen

Es deutet auch darauf hin, dass die Zerfall, gleichförmiger Prozess ist, sondern eine komplexe Wechselwirkung aus tiefem Mantelfluss, Oberflächenkräften und der sich verschiebenden Bewegung kleinerer Krustenblöcke. „Wir sind begeistert numerischen Modellierung.

Rajaonarison, weil es neue Informationen über die komplexen Prozesse liefert, die die Erdoberfläche durch kontinentales Riften formen“, sagte Stamps. Referenzen: „Constraining the Kinematics of the Victoria Microplate and the Northern Western Branch of the East African Rift System“, D.

Sarah Stamps, Folarin Kolawole, Estella A. Atekwana, Michael Taylor, Eliot A.

Atekwana, Andrew B.

Atekwana, Andrew B. Katumwehe, Peter H.

Barry, Emmanuel A. Njinju, Joseph Nyago, Fred Tugume, John Mary Kiberu, Joan Nakajigo, Albert Kabanda, Gladys Kianji und Elifuraha Saria, 14.

Oktober 2025, Geophysical Research Letters. DOI: 10.1029/2025GL116301 „Eine geodynamische Untersuchung der Mantelplume-Lithosphäre-Interaktionen unter dem Ostafrikanischen Graben“ A.

Warum das relevant ist

Rajaonarison, D. Sarah Stamps, John Naliboff, Andrew Nyblade und Emmanuel A.

Njinju, 27 March 2023, Journal Geophysical Research: Solid Earth. DOI: 10.1029/2022JB025800