Den afrikanska kontinenten spricker bokstavligen i två delar
Östra Afrika håller på att splittra upp sig – och processen syns redan med blotta ögat. Forskare har just avslöjat källan till fenomenet, som ligger tusentals kilometer under jordens yta.
Över en sträcka på tusentals kilometer växer ett system av dalar, vulkaner och sprickor fram, som i framtiden kan dela kontinenten i två separata landmassor. De senaste undersökningarna tyder på att en våldsam ström av het materia i jordens mantel står bakom detta imponerande, men samtidigt skrämmande fenomen.
På vissa ställen i Kenya och Etiopien kan man direkt se hur terrängen öppnar sig, och nya sprickor uppstår i marken. Geofysiker understryker att denna transformation hör till de mest dramatiska geologiska processerna som pågår på vår planet just nu. Till skillnad från andra tektoniska fenomen sker denna kontinentala uppsprickning tillräckligt snabbt för att forskare ska kunna dokumentera den över bara några generationer.
Stora Östafrikanska gravsänkan sträcker sig 3 500 kilometer
Stora Östafrikanska gravsänkan löper genom Etiopien, Kenya, Uganda och Malawi över en total längd på cirka 3 500 kilometer. Den bildar stora sänkningsområden, förkastningar och försänkta dalar. Detta geologiska system åtföljs av intensiv vulkanism med regelbundna utbrott, som avslöjar en extraordinär aktivitet i jordens inre under regionen.
Varför spricker Afrika just här
Även om geologisk historia erbjuder många exempel på kontinenters uppsprickning, förblev mekanismen bakom Stora Östafrikanska gravsänkan länge ett mysterium. Regionen har blivit ett läromedelsexempel för forskning om hur kontinenter delas upp i mindre delar.
Geologer diskuterade främst vad som driver processen med jordskorpans utvidgning och den ökade vulkanismen. Två grundläggande scenarier stod mot varandra. Det första antog att allt sker relativt grunt i den övre delen av manteln och skorpan som en följd av tektoniska krafter som verkar på litosfärplattorna. Det andra scenariot tillskrev en avgörande roll åt en djup, het materialström i manteln, som trycker upp kontinenten underifrån, försvagar jordskorpan och skapar sprickor.
Den andra hypotesen förutsätter existensen av en så kallad supermantelplym – en gigantisk skorsten av het bergart, som sträcker sig från gränsområdet mellan kärnan och manteln ända upp under östra Afrika. Hittills har man saknat direkta bevis som kunde koppla den lokala vulkanismen till en så djup källa.
Ett internationellt forskarteam valde ett okonventionellt tillvägagångssätt för att lösa problemet. I stället för att uteslutande fokusera på terrängformen eller seismiska vågor analyserade de den kemiska sammansättningen av gaser som sipprar upp i ett geotermiskt fält i den kenyanska delen av gravsänkedalen.
Nyckeln gömd i gaser från jordens inre
Forskarna studerade heta gaser och ångor som tränger upp till ytan genom sprickor, fumaroler och geotermiska källor. Med extraordinär precision mätte de bland annat isotoper av neon – ett inert grundämne, som är utmärkt lämpat för att spåra ursprunget av material från jordens djup.
Gasernas isotopsammansättning från Kenya pekar på en överraskande djup gemensam källa – inte bara för denna enskilda plats, utan för hela det vidsträckta sprickbältet. Det visade sig att de undersökta gaserna bär ett tydligt avtryck av ursprung från den nedre delen av jordens mantel. Deras sammansättning liknar dessutom gaser som tidigare analyserats i vulkaniska bergarter från området kring Röda havet mot norr och från vulkaniska regioner i Malawi mot söder.
Denna överensstämmelse över så stora avstånd antyder något mycket konkret. Hela den vulkaniska zonen – från Röda havet till den södra delen av spricksystemet – använder möjligen en gemensam, djup transportväg för het materia.
Geologer beskriver den just som en supermantelplym förankrad nära gränsen mellan kärnan och manteln. Det är en struktur som är större och kraftfullare än de typiska plymerna, som förklarar existensen av klassiska hotspots som Hawaii eller Island.
En gigantisk motor under östra Afrika
Superplymerna under östra Afrika kan ha satt igång kontinentuppsprickningen och håller nu den vid liv genom att leverera värme och material från jordens djup över ett enormt område. Seismiska instrument antydde redan tidigare att det under Afrika finns stora, onormalt heta zoner i manteln. Gasanalysen tillför det saknade elementet till detta pussel – en kemisk signatur som förbinder den vulkaniska aktiviteten från norr till söder till en sammanhängande helhetsbild.
Varför är gasernas ursprung så intressant? Utan förståelse för den djupa energikällan är det svårt att beskriva mekanismen bakom hela spricksystemets funktion. Om krafter från gränsområdet mellan kärnan och manteln är i spel, förändrar det bilden av litosfärplattornas rörelser i regionen markant.
Enligt forskarteamet visar resultaten att superplymerna fungerar som en motor med flera funktioner:
- Värmer upp och försvagar den nedre delen av den kontinentala jordskorpan
- Underlättar dess utvidgning och uppsprickning
- Levererar magma som är ansvarig för de talrika vulkanutbrotten längs gravsänkan
- Påverkar riktningen och tempot i de omgivande tektoniska plattornas rörelser
- Skapar geotermiska fält som kan utnyttjas för energiproduktion
- Orsakar jordbävningar i hela det östafrikanska området
- Formar nya geologiska strukturer som är synliga på ytan
- Förändrar atmosfärens sammansättning i områden med fumaroler
Studiens resultat publicerades i den vetenskapliga tidskriften Geophysical Research Letters, där de nådde ut till ett brett samfund av geologer och geofysiker som sysslar med jordens inre.
Vad kan hända med Afrika om miljontals år
Tektoniska processer mäts i miljoner år, så inget dramatiskt kommer att ske under vår livstid. Sett med en geologs ögon befinner sig dock östra Afrika i början av en resa som kan sluta med bildandet av ett nytt hav.
Om processen fortsätter kan det om tiotals miljoner år uppstå en ny oceanbasäng i östra Afrika – motsvarande det nuvarande Röda havet – och i en ännu mer avlägsen framtid ett fullt utvecklat hav. Den östra delen av kontinenten skulle därefter kunna bli en självständig kontinentalplatta.
Även om tektoniska förändringar är mycket långsamma, märker vi redan idag deras konsekvenser. Gravsänkeregionen hör till de seismiskt och vulkaniskt mest aktiva platserna på jorden. Jordbävningar – även mindre sådana – utgör en fara för infrastruktur och befolkning. Vulkanutbrott kan förstöra grödor, lamslå flygtrafiken och tvinga invånare till evakuering.
Å andra sidan rymmer denna energi en enorm potential. Aktiva geotermiska fält, som de i Kenya, utgör en källa till förnybar elektricitet och värme. I flera länder i regionen håller geotermiska kraftverk på att bli en viktig del av energimixen och hjälper till att skapa oberoende från fossila bränslen.
Så läser forskare jordens inre
Den omtalade forskningen är ett utmärkt exempel på hur olika vetenskapliga discipliner förenas för att förstå processer som pågår hundratals eller till och med tusentals kilometer under våra fötter. Geokemister analyserar gaser och bergarters sammansättning, seismologer följer seismiska vågors förlopp, och geofysiker bygger tredimensionella modeller av manteln och jordskorpan.
Isotoper av neon eller helium fungerar som en sorts färgade märken som avslöjar från vilket djup och vilket reservoar materialet som hittar vägen till magman härstammar från. När denna signal upprepas på många platser med tusentals kilometers avstånd, pekar det på en gemensam, omfattande källa i mantelns djup.
Förståelsen av en sådan superplym har betydelse långt utanför Afrika självt. Denna typ av strukturer påverkar plattrörelserna i planetär skala och formar fördelningen av kontinenter, oceaner och bergskedjor över miljarder år. För dagens människor är dock de mer praktiska konsekvenserna viktigare: var det kan löna sig att investera i geotermisk energi, och var man särskilt bör vara uppmärksam på risken för jordbävningar och utbrott.
Kunskap om djupet ger praktisk nytta
Kännedomen om den djupa motorn under östra Afrika hjälper till att bättre bedöma dessa risker och möjligheter. Det visar också att även en till synes stabil kontinent i ett långt tidsperspektiv beter sig som en långsamt flytande massa, som ständigt omformas och omgrupperas.
Forskare från universitet i USA, Storbritannien och Kenya fortsätter övervakningen av geotermiska fält och seismisk aktivitet. Deras data hjälper regeringarna i de östafrikanska länderna att planera uppförandet av säkrare infrastruktur och samtidigt utnyttja regionens energipotential. Det är inte bara teoretisk geologi – det är praktisk kunskap som kan rädda liv och förbättra ekonomin i hela nationer.
