‘Nhịp tim’ bí ẩn của Trái Đất đang chia cắt Châu Phi

Vùng Afar ở miền đông châu Phi là giao điểm hiếm hoi của ba thung lũng tách giãn trên Trái Đất, cụ thể là Thung lũng tách giãn Ethiopia, Thung lũng tách giãn Biển Đỏ và Thung lũng tách giãn Vịnh Aden. Chúng tương ứng với Mảng Nubian (một phần của Mảng châu Phi), Mảng Ả Rập và Mảng Somali. Những giao điểm này là điểm nóng của quá trình tiến hóa địa chất, với hoạt động núi lửa thường xuyên và dòng chảy magma hoạt động bên dưới.

Các nhà địa chất từ ​​lâu đã nghi ngờ rằng các dòng nước nóng trào lên trong lớp phủ, đôi khi được gọi là cột lớp phủ, giúp thúc đẩy sự giãn nở của lớp vỏ Trái đất và tạo ra các lưu vực đại dương, nhưng người ta biết rất ít về cấu trúc và hành vi của nó. Lớp phủ nằm sâu trong Trái đất (khoảng 1.000 đến 2.800 km) và chủ yếu bao gồm đá rắn nóng, nhưng nó hoạt động giống như một chất lỏng nhớt.

Nhóm nghiên cứu đã thu thập hơn 130 mẫu đá núi lửa “trẻ” từ vùng Afar và Thung lũng Rift Ethiopia. Họ sử dụng dữ liệu này kết hợp với dữ liệu địa hóa và vật lý hiện có để xây dựng mô hình cấp cao nhằm phân tích lớp vỏ, cấu trúc lớp phủ và hoạt động tan chảy dưới lòng đất.

Nghiên cứu cho thấy lớp manti bên dưới vùng Afar không tĩnh tại mà “đập” (đập) như trái tim, đẩy vật liệu nóng trong lớp manti sâu lên trên (chảy lên trên), ảnh hưởng đến kiến ​​tạo mảng phía trên (các mảng rắn lớn của lớp vỏ), khiến một vết nứt lớn theo hướng đông bắc-nam xuất hiện ở miền đông châu Phi và vết nứt này tiếp tục mở rộng.

Nhóm nghiên cứu tin rằng các mảng kiến ​​tạo trong vùng đứt gãy Afar đã bị kéo căng và mỏng đi trong hàng triệu năm, khiến đáy của đứt gãy mềm như đất sét. Các phần mỏng hơn của các mảng kiến ​​tạo của Trái đất thúc đẩy dòng chảy nhanh của lớp phủ, đẩy nhanh quá trình tách ra của đứt gãy Biển Đỏ và cuối cùng có thể hình thành nên một lưu vực đại dương.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng có những vệt hóa học lặp đi lặp lại trong hệ thống khe nứt, không chỉ bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài mà còn bởi một dòng nước trào lên không đối xứng duy nhất được đẩy lên bởi lớp manti.

Họ tin rằng hành vi của lớp phủ Trái đất được định hình bởi chuyển động của mảng, cung cấp một góc nhìn mới để hiểu sự tương tác giữa bên trong và bề mặt Trái đất. Các nhà nghiên cứu tin rằng nếu mô hình nghiên cứu là chính xác, nó sẽ cung cấp một tài liệu tham khảo quan trọng cho các nghiên cứu trong tương lai về lớp vỏ Trái đất và hoạt động của mảng.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng vết nứt hiện đang tăng với tốc độ từ 5 đến 16 mm mỗi năm, do đó dự kiến ​​sẽ hoàn thành quá trình tách ra trong hàng triệu năm, nhanh hơn nhiều so với dự đoán trước đây là hàng chục triệu năm. Vết nứt Vịnh Aden sẽ dần mở rộng và tách Châu Phi khỏi Yemen ở Ả Rập.

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khi sự phân chia hoàn tất, Châu Phi sẽ bao gồm hai lục địa, lục địa phía đông và lục địa phía tây. Lục địa phía tây có diện tích khoảng 10 triệu dặm vuông, bao gồm Algeria, Nigeria, Ghana và Namibia, trong khi lục địa phía đông có diện tích khoảng 1 triệu dặm vuông, chủ yếu bao gồm Kenya, Tanzania, Mozambique và Ethiopia.

Tiến sĩ Emma Watts, tác giả chính, người trước đây đã tiến hành nghiên cứu tại Đại học Southampton và hiện đang làm việc tại Đại học Swansea, phát biểu với Phòng tin tức của Đại học Southampton rằng: “Chúng tôi phát hiện rằng lớp manti bên dưới khu vực Afar không hề tĩnh lặng, mà đang ‘đập theo nhịp’, và những nhịp đập này mang đặc điểm hóa học khác nhau”.

Bà nói thêm: “Những dao động này được hướng dẫn bởi các mảng tách giãn ở trên, điều này rất quan trọng để chúng ta hiểu được sự tương tác giữa bề mặt và bên trong Trái Đất.”

Tom Gernon, giáo sư khoa học trái đất tại Đại học Southampton và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Các vệt hóa học cho thấy lớp phủ đang dao động như nhịp tim. Tính đều đặn của các dao động này dường như liên quan đến độ dày của các mảng và tốc độ giãn nở. Ví dụ, Đới tách giãn Biển Đỏ đang giãn nở nhanh hơn, cho thấy các dao động của nó hiệu quả và đều đặn hơn, tương tự như máu chảy qua một động mạch hẹp”.

Tiến sĩ Derek Keir, Phó Giáo sư Khoa học Trái đất tại Đại học Southampton và Đại học Florence, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng sự tiến hóa của dòng trào lên trong lớp phủ sâu có liên quan chặt chẽ đến chuyển động của các mảng kiến ​​tạo ở trên. Điều này có ý nghĩa sâu sắc đối với cách chúng ta diễn giải hoạt động núi lửa bề mặt, hoạt động địa chấn và quá trình chia tách lục địa”.

Tiến sĩ Keir nói thêm, “Nghiên cứu này cho thấy dòng trào lên của lớp phủ sâu có thể chảy ở đáy các mảng và giúp tập trung hoạt động núi lửa ở nơi các mảng mỏng nhất. Trong tương lai, chúng tôi sẽ tập trung nghiên cứu vào các mô hình dòng chảy và tốc độ của lớp phủ”.