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Modelos de computador confirmam que a Superpluma Africana é responsável pelas deformações incomuns, bem como pela anisotropia sísmica paralela à fenda observada sob o Sistema de Rift da África Oriental.
No rifting continental, há uma mistura de alongamento e ruptura que atinge as profundezas da Terra, disse a geofísica D. Sarah Stamps. O rifteamento continental envolve o alongamento da litosfera – a camada rígida mais externa da Terra. À medida que a litosfera se alonga, suas regiões rasas sofrem deformação frágil, com quebra de rochas e terremotos.
Stamps, que estuda esses processos usando modelagem por computador e GPS para mapear os movimentos da superfície com precisão milimétrica, compara os diferentes estilos de deformação de um continente em rifting com brincar com Silly Putty.
“Se você bater em Silly Putty com um martelo, ele pode realmente rachar e quebrar”, disse Stamps, professor associado do Departamento de Geociências, parte do Virginia Tech College of Science. “Mas se você o separar lentamente, o Silly Putty se estica. Então, em diferentes escalas de tempo, a litosfera da Terra se comporta de maneiras diferentes.”
Seja no alongamento ou quebra, a deformação que vem com o rift continental geralmente segue padrões direcionais previsíveis em relação ao rift: A deformação tende a ser perpendicular ao rift. O Sistema de Rift da África Oriental, o maior sistema de rifte continental da Terra, tem essas deformações perpendiculares ao rifte. Mas depois de medir o sistema de fendas com instrumentos de GPS por mais de 12 anos, Stamps também observou deformações que foram na direção oposta, paralelas às fendas do sistema. Sua equipe no Laboratório de Geodésia e Tectonofísica trabalhou para descobrir o porquê.
Em um estudo recente publicado noJornal de Pesquisa Geofísica, a equipe explorou os processos por trás do Sistema de 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 Ph.D. na Virginia Tech como membro do laboratório de Stamps. Seus modelos mostraram que a deformação incomum do sistema de fendas paralelas é impulsionada pelo fluxo do manto para o norte associado à Superpluma Africana, uma massiva ressurgência do manto que sobe das profundezas da Terra abaixo do sudoeste da África e vai para o nordeste em todo o continente, tornando-se mais raso. 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, podem ajudar a esclarecer o debate científico sobre quais forças motrizes de placas dominam o Sistema de Rift da África Oriental, respondendo por sua deformação perpendicular à fenda e paralela à fenda. : forças de flutuabilidade litosférica, forças de tração do manto ou ambas.
Como pesquisador de pós-doutorado, Stamps começou a observar a incomum deformação paralela ao Rift do Sistema de Rift da África Oriental usando dados de estações GPS que mediam sinais de mais de 30 satélites orbitando a Terra, a cerca de 25.000 quilômetros de distância. Suas observações adicionaram uma camada de complexidade ao debate sobre o que impulsiona o sistema de fendas.
Alguns cientistas veem o rifting na África Oriental como impulsionado principalmente por forças de flutuação litosféricas, que são forças relativamente rasas atribuídas principalmente à alta topografia do sistema de rift, conhecida como Superswell Africano, e às variações de densidade na litosfera. Outros apontam para as forças de tração do manto horizontal, as forças mais profundas decorrentes das interações com o manto fluindo horizontalmente sob a África Oriental, como o principal condutor.
O estudo de 2021 da equipe descobriu, por meio de simulações computacionais em 3D, que a fenda e sua deformação podem ser causadas por uma combinação das duas forças. Seus modelos mostraram que as forças de flutuação litosféricas eram responsáveis pela deformação perpendicular à fenda mais previsível, mas essas forças não podiam explicar a deformação anômala paralela à fenda captada pelas medições do GPS de Stamps.
Em seu estudo recém-publicado, Rajaonarison usou novamente a modelagem termomecânica 3D, desta vez para se concentrar na fonte das deformações paralelas à fenda. Seus modelos confirmam que a Superpluma Africana é responsável pelas deformações incomuns, bem como pela anisotropia sísmica paralela à fenda observada sob o 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, bolsões de fusão 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 dirigindo 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. “Confirmamos ideias anteriores de que as forças de flutuação litosféricas estão conduzindo a fenda, mas estamos trazendo uma nova visão de que deformações anômalas podem acontecer na África Oriental”.
Aprender mais sobre os processos envolvidos no rifting continental, incluindo esses anômalos, ajudará os cientistas a desvendar a complexidade por trás da quebra de um continente, que eles 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 por meio do rifting continental”, disse Stamps.
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