과학자들은 지구에서 가장 큰 대륙 균열에서 비정상적인 변형의 원인을 발견했습니다.

컴퓨터 시뮬레이션은 아프리카 수퍼엘리먼트가 동아프리카 단층 시스템 아래에서 감지된 단층과 평행하게 비정상적인 변형 및 지진 이방성을 유발한다는 것을 확인합니다.

지구 물리학자 Dr. 이 과정은 지구의 단단한 외층인 암석권의 신장과 관련이 있습니다. 암석권이 더 조밀해짐에 따라 암석권의 윗부분은 부서지기 쉬운 변화를 겪게 되고 이로 인해 암석의 균열과 지진이 발생합니다.

컴퓨터 모델링을 사용하여 이러한 프로세스를 연구하고 GPS 밀리미터 정밀도로 표면 움직임을 매핑하기 위해 그는 퍼티를 가지고 놀면서 융기하는 대륙의 다양한 변형 패턴을 비교합니다.

“망치로 셀룰라이트 퍼티를 치면 갈라지고 깨질 수 있습니다.”라고 버지니아 공대 과학 대학의 지구 과학과 부교수인 Stamps는 말했습니다. “하지만 천천히 풀면 바보 같은 퍼티가 팽창합니다. 그래서 다른 시간 척도에서 지구의 암석권은 다른 방식으로 행동합니다.”

확장이든 파괴이든, 대륙 균열과 함께 오는 변형은 일반적으로 균열과 관련하여 예측 가능한 방향 패턴을 따릅니다. 변형은 균열에 수직인 경향이 있습니다. 지구상에서 가장 큰 대륙 리프트 시스템인 동아프리카 리프트 시스템은 이러한 수직 변형을 가지고 있습니다. 그러나 12년 이상 GPS 기기로 결함 시스템을 측정한 후 Stamps는 시스템의 결함과 평행하게 반대 방향으로 변형이 진행되는 것을 발견했습니다. Geodesy and Tectonic Physics 연구소의 그녀의 팀은 그 이유를 찾기 위해 노력했습니다.

조교수 Dr. 사라 스탬프스. 크레딧: 버지니아 공대

에 발표된 최근 연구에서 지구 물리학 연구 저널, 팀은 연구의 첫 번째 저자인 New Mexico Tech의 박사후 연구원인 Tahiri Rajaonarisson이 개발한 3D 열 모델링을 사용하여 동아프리카 단층 시스템의 배후 프로세스를 탐색했습니다. Stamps Lab의 회원으로 Virginia Tech에서. 그의 모델은 리프트 시스템의 평행 리프트 변형이 그레이트 아프리카 표면과 관련된 북쪽으로 향하는 맨틀 흐름, 즉 남서 아프리카 아래의 지구 깊이에서 상승하고 대륙을 가로질러 북동쪽으로 확장되어 더 얕아지는 거대한 맨틀 융기에 의해 구동됨을 보여주었습니다. . 북쪽으로 뻗어 있기 때문입니다.

연구자들이 Rajaonarisson 모델링 기술을 사용하여 2021년에 발표한 연구의 통찰력과 결합된 그들의 발견은 수직 변형과 평행 리프트를 모두 설명하는 동아프리카 리프트 시스템을 지배하는 플레이트 구동력에 대한 과학적 논쟁을 명확히 하는 데 도움이 될 수 있습니다. 암석권의 부력, 맨틀의 항력, 또는 둘 다.

박사 후 연구원으로서 Stamps는 약 25,000km 떨어진 곳에서 지구 궤도를 도는 30개 이상의 위성에서 신호를 측정하는 GPS 스테이션의 데이터를 사용하여 동아프리카 시스템의 비정상적인 평행 리프트 변형을 관찰하기 시작했습니다. 그녀의 관찰은 결함 시스템을 구동하는 요소에 대한 논쟁에 복잡성을 추가했습니다.

일부 과학자들은 동아프리카 단층이 주로 아프리카 슈퍼웰로 알려진 단층 시스템의 높은 지형과 암석권의 밀도 차이에 주로 기인하는 상대적으로 얕은 힘인 암석권의 부력에 의해 움직인다는 이론을 세웁니다. 다른 이들은 수평 맨틀 항력, 즉 동아프리카 아래에서 수평으로 흐르는 맨틀과의 상호 작용에서 발생하는 더 깊은 힘을 기본 동인으로 지적합니다.

팀 연구 2021 그는 3D 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 균열과 그 변형이 두 가지 힘의 조합에 의해 구동될 수 있음을 발견했습니다. 그들의 모델은 암석권의 부력이 보다 예측 가능한 수직 균열 변형의 원인임을 보여주었지만 이러한 힘은 Stamps의 GPS 측정으로 포착된 단층과 평행한 비정상적인 변형을 설명할 수 없습니다.

새로 발표된 연구에서 Rajaonarison은 다시 한 번 3D 열 모델링을 사용하여 이번에는 균열과 평행한 변형 소스에 초점을 맞췄습니다. 그의 모델은 아프리카 슈퍼 플룸이 동아프리카 단층 시스템에서 관찰된 단층과 평행한 지진 이방성뿐만 아니라 비정상적인 변형의 원인임을 확인합니다.

지진 이방성은 맨틀 흐름, 용융 주머니 또는 암석권에 이미 존재하는 구조 직물에 대한 반응으로 특정 방향으로 암석의 방향 또는 정렬이라고 Stamps는 말했습니다. 이 경우, 암석 정렬은 거대한 아프리카 맨틀이 북쪽으로 흐르는 방향을 따랐으며, 이는 맨틀 흐름이 그 근원임을 나타냅니다.

Rajaonarisson은 “맨틀 흐름이 일부 변형의 동서 직각 균열을 구동하지 않고 균열과 평행한 비정상적인 북쪽 변형을 유발할 수 있다고 말하고 있습니다.”라고 말했습니다. “우리는 암석권의 부력이 균열을 추진하고 있다는 이전 아이디어를 확인했지만 동아프리카에서 비정상적인 변형이 발생할 수 있다는 새로운 통찰력을 제공합니다.”

변칙적인 것을 포함하여 대륙 균열과 관련된 과정에 대해 더 많이 알면 과학자들이 수십 년 동안 시도해 온 대륙 분열의 복잡성을 푸는 데 도움이 될 것입니다. Stamps는 “우리는 Rajaonarison 박사의 수치 모델링에서 얻은 이 결과에 흥분하고 있습니다. 왜냐하면 이것이 대륙 균열을 통해 지구 표면을 형성하는 복잡한 과정에 대한 새로운 정보를 제공하기 때문입니다.”라고 Stamps는 말했습니다.

참조: Taheri A. 라자오나리손 박사 사라 스탬프스, 존 날리포프, 앤드류 니블드, 엠마뉴엘 A. 지구 물리학 연구 저널, 고체 지구.
도이: 10.1029/2022JB025800