תוֹכֶן
- חלק א. מערכת השבר במזרח אפריקה
- מהי מערכת הבקע במזרח אפריקה?
- כיצד נוצרו הקרעים האלה?
- חלק שני. השבר במזרח אפריקה
- נקודות עניין אחרות:
- מסקנות:
- אודות המחברים:
אגם בוגוריה וגייזר - תמונה בזכויות יוצרים אלכס גוט.
איור 1: מודל הגבהה דיגיטלית צבעונית המציג גבולות צלחת טקטונית, קווי מתאר לגובה הגבהים המדגימים את הבליטה התרמית והאגמים הגדולים של מזרח אפריקה. לחץ להגדלה. מפת הבסיס היא תמונת טופוגרפיה של מכ"ם של מעבורת החלל על ידי נאס"א.
חלק א. מערכת השבר במזרח אפריקה
מערכת הבקעים המזרח אפריקאית (EARS) היא אחד מהנפלאות הגיאולוגיות של העולם, מקום בו כוחות הטקטוניים הארציים מנסים כיום ליצור צלחות חדשות על ידי פיצול ישנים. במילים פשוטות, ניתן לחשוב על קרע כשבר על פני האדמה שמתרחב עם הזמן, או יותר טכנית, כאגן מוארך המוגבל בתקלות רגילות ונטולות תלולות.
הגיאולוגים עדיין מתלבטים במדויק כיצד מתרחש הקרע, אך התהליך מוצג כל כך היטב במזרח אפריקה (אתיופיה-קניה-אוגנדה-טנזניה), עד כי הגיאולוגים צירפו שם לצלחת העתידה החדשה; הצלחת הנובית מהווה את מרבית אפריקה, בעוד שהצלחת הקטנה יותר שמתרחקת נקראה "הצלחת הסומלית" (איור 1). שתי הצלחות הללו מתרחקות זו מזו ומתרחקות מהצלחת הערבית לצפון.
הנקודה בה נפגשות שלושת הלוחות הללו באזור אפר באתיופיה, מהווה מה שמכונה צומת משולש. עם זאת, כל הקרע במזרח אפריקה אינו מוגבל לקרן אפריקה; יש הרבה פעילויות קרועות גם דרומה, המשתרעות בקניה וטנזניה ובאזור האגמים הגדולים באפריקה. מטרת מאמר זה היא לדון בגיאולוגיה הכללית של הקרעים הללו ולהדגיש את התהליכים הגיאולוגיים הכרוכים בהיווצרותם.
איור 2: שמות קטעי קרע עבור מערכת הבקעים במזרח אפריקה. לקטעים קטנים יותר מקבלים לפעמים שמות משלהם, והשמות הניתנים לקטעי השסע העיקריים משתנים בהתאם למקור. לחץ להגדלה. מפת הבסיס היא תמונת טופוגרפיה של מכ"ם של מעבורת החלל על ידי נאס"א.
מהי מערכת הבקע במזרח אפריקה?
השבר העתיק והמוגדר ביותר מתרחש באזור אפר באתיופיה ובקרוב נקרא קרע זה השבר האתיופי. בהמשך לדרום מתרחשת סדרה של קרעים הכוללים סניף מערבי, "שבר אגם אלברט" או "שבר אלברטינה" המכיל את האגמים הגדולים במזרח אפריקה, וענף מזרחי הגוזר בערך את קניה מצפון לדרום בקו. מעט מערבה לניירובי (איור 2).
שני הסניפים הללו יחד נקראו השבר המזרח אפריקני (EAR), בעוד שחלק מהענף המזרחי נקראו באופן שונה הקרע בקניה או השבר גרגורי (על שם הגיאולוג שהמיפה אותו לראשונה בראשית שנות ה -20). שני סניפי ה- EAR מקובצים לרוב עם השבר האתיופי ליצירת מערכת הבקע מזרח אפריקה (EARS).
מערכת השבר השלמה משתרעת אפוא על אלפי קילומטרים באפריקה בלבד וכמה 1000 נוספים אם נכלול את ים סוף ומפרץ עדן כהרחבות. בנוסף ישנם כמה מבנים מוגדרים היטב אך בהחלט קטנים יותר, המכונים חוטטים, בעלי אופי דמוי קרע ונקשרים באופן גיאולוגי בבירור עם השסעים העיקריים. לחלקם קיבלו שמות המשקפים את זה כמו השבר Nyanza במערב קניה ליד אגם ויקטוריה. לפיכך, מה שאנשים עשויים להניח כי מדובר בשבר יחיד אי שם במזרח אפריקה, הוא באמת סדרה של אגני קרע מובחנים שכולם קשורים ומייצרים את הגיאולוגיה והטופוגרפיה הייחודית של מזרח אפריקה.
איור 3: היצירה "הורסט וגראבן" (משמאל) בהשוואה לתנאי קרע בפועל (מימין עליון) וטופוגרפיה (ימין תחתון). שימו לב כיצד הרוחב שגובה האזורים הטרפזיים שעוברים תקלות תקינות והיווצרות הורסט וגראבן גדל מלמעלה למטה בלוח השמאלי. קרעים נחשבים לתכונות מרחיבות (צלחות יבשות מתפרקות זו מזו) ולעתים קרובות מציגות מבנה מסוג זה.
לחץ להגדלה.
כיצד נוצרו הקרעים האלה?
המנגנון המדויק של היווצרות קרע הוא דיון מתמשך בקרב גיאולוגים וגיאופיזיקאים. מודל פופולרי אחד ל- EARS מניח שזרימת חום מוגברת מהמעטפת (אך ורק האסטנוספרה) גורמת לזוג "בליטות" תרמיות במרכז קניה ובאזור אפר בעיר צפון אתיופיה. ניתן לראות בקלות את הבליטה הזו כגבהים מוגבהים בכל מפה טופוגרפית של האזור (איור 1).
כאשר נוצרות בליטות אלה, הן מותחות ושברים את הקרום החיצוני והשברירי לסדרה של תקלות רגילות היוצרות את המבנה ההרסטי והגראבני של העמקים השבריים (איור 3). מרבית החשיבה הגיאולוגית העכשווית גורסת כי התפיחות מיוזמת על ידי פלומות המעטפת תחת היבשת המחממות את הקרום המוטל וגורמות לו להתפשט ושבר.
באופן אידיאלי, השברים הדומיננטיים שנוצרו מתרחשים בתבנית המורכבת משלושה שברים או אזורי שבר הקורנים מנקודה עם הפרדה זוויתית של 120 מעלות. הנקודה ממנה מקרינים שלושת הסניפים נקראת "צומת משולש" והיא מאושרת היטב באזור אפאר באתיופיה (איור 4), שם שני סניפים תפוסים על ידי ים סוף ומפרץ עדן, וסניף השבר השלישי פועל לדרום דרך אתיופיה.
לתהליך המתיחה הקשור להיווצרות השבר קדמים לרוב התפרצויות געש געש ענקיות הזורמות על שטחים גדולים ולרוב נשמרות / נחשפות על צלעות השבר. התפרצויות אלה נחשבות על ידי חלק מהגיאולוגים כ"בסיסי שיטפון "- הלבה מתפרצת לאורך שברים (ולא ב הרי געש בודדים) והיא עוברת על הארץ בסדינים כמו מים במהלך שיטפון.
התפרצויות כאלו יכולות לכסות אזורים אדירים מסיביים ולפתח עוביים עצומים (מלכודות הדקאן של הודו והמלכודות הסיביריות הן דוגמאות). אם מתיחת הקרום ממשיכה, היא מהווה "אזור מתוח" של קרום דק, המורכב מתערובת של סלעים בזלתיים ויבשתיים, שבסופו של דבר יורדת מתחת לפני הים, כפי שקרה בים האדום ובמפרץ עדן. מתיחה נוספת מובילה להיווצרות קרום אוקיאני וללידת אגן אוקיינוס חדש.
איור 4: צומת משולש באזור אפר באתיופיה. התמונה מציגה אזורים של קרום נמתח ואוקיאני כמו גם אזורים של בזרי מים מבול נחשפים שקדמו לקרע. אזורים שאינם מוצלים או מכוסים בבסיסי שיטפונות מייצגים קרום יבשתי רגיל. כאשר הקרום מתפרק אתה בסופו של דבר עם קרום דק עם תערובת מורכבת של סלע יבשתי וולקני. בסופו של דבר הקרום מדלל עד לנקודה בה מתפרצים מבזלי ים מהאוקיאנוס, וזה האות ליצירת קרום אוקיינוס חדש. ניתן לראות זאת במפרץ עדן כמו גם ברסיס קטן בתוך ים סוף. ההיקף המקורי של מבזי המבול היה גדול יותר, אך שטחים גדולים נקברו בעמק השבר על ידי התפרצויות וולקניות אחרות ומשקעים. לחץ להגדלה.
חלק שני. השבר במזרח אפריקה
אם תהליך הקרע המתואר מתרחש במסגרת יבשתית, הרי שיש לנו מצב דומה למתרחש כיום בקניה בו מתגבש השבר המזרחי אפריקני / גרגורי. במקרה זה מכונה "בקע יבשתי" (מסיבות מובנות) ומספק הצצה למה שהיה אולי ההתפתחות המוקדמת של השבר האתיופי.
כאמור בחלק הראשון, הקרע של מזרח אפריקה מסובך מהעובדה כי התפתחו שני סניפים, האחד מערבה המארח את האגמים הגדולים באפריקה (שם התמלא השסע במים) ושבר כמעט מקביל כמעט כ -600 קילומטרים עד מזרח שכמעט חוצה את קניה מצפון לדרום לפני הכניסה לטנזניה, שם נראה שהיא גוססת (איור 2).
אגם ויקטוריה יושב בין שני הענפים הללו. נהוג לחשוב כי השסעים הללו הם בדרך כלל בעקבות תפרים ישנים בין המוני יבשת קדומים שהתנגשו לפני מיליארדי שנים ליצירת הכתש האפריקאית וכי הפיצול סביב אזור אגם ויקטוריה התרחש עקב נוכחות גרעין קטן של סלע מטמורפי עתיק, מכתש טנזניה, זה היה קשה מכדי שהקרע יקרע. מכיוון שהקרע לא יכול היה לעבור ישר באזור זה, הוא במקום התנועע סביבו והוביל לשני הענפים שניתן לראות כיום.
כפי שקורה באתיופיה, נראה שנקודה חמה נמצאת במרכז קניה, כפי שמעיד הכיפה הטופוגרפית המוגבהת שם (איור 1). זה כמעט מקביל לאתיופיה השברנית, ולמעשה, כמה גיאולוגים הציעו כי כיפת קניה היא אותה נקודה חמה או פלומה שהולידה את הקרע האתיופי הראשוני. לא משנה מה הסיבה, ברור שיש לנו שני קרעים המופרדים מספיק בכדי להצדיק לתת להם שמות שונים, אך קרוב מספיק בכדי להציע שהם קשורים גנטית.
צלעות בארינגו: תמונה זו מציגה מספר פיסות תקלות שנמצאות הלאה בהדרגה. בעיקרו אנו מסתכלים על הקצוות של כמה בלוקים נוראיים מתוך גשם המכיל אגם ברינגו. זכויות יוצרים על תמונה אלכס גוט. לחץ להגדלה.
נקודות עניין אחרות:
מה עוד נוכל לומר על שברירי אתיופיה וקניה? די הרבה בעצם; למרות שהענפים המזרחיים והמערביים פותחו על ידי אותם תהליכים יש להם דמויות שונות מאוד. הסניף המזרחי מאופיין בפעילות געשית גדולה יותר ואילו הענף המערבי מאופיין באגנים עמוקים בהרבה המכילים אגמים גדולים והרבה משקעים (כולל אגמי טנגניקה, האגם השני העמוק בעולם ומלאווי).
לאחרונה נצפו התפרצויות בזלת ויצירת נקיקים פעילים בשבר האתיופי המאפשר לנו לצפות ישירות על היווצרותם הראשונית של אגן הים ביבשה. זו אחת הסיבות שמערכת הבקעים במזרח אפריקה כל כך מעניינת את המדענים. מרבית השסעים באזורים אחרים בעולם התקדמו עד כדי כך שהם נמצאים כעת תחת מים או מולאו משקעים ולכן קשה ללמוד אותם באופן ישיר. מערכת השבר במזרח אפריקה, לעומת זאת, היא מעבדת שדה מצוינת לחקר מערכת בקע מודרנית ומתפתחת באופן פעיל.
אזור זה חשוב גם להבנת שורשי ההתפתחות האנושית. ממצאים מאובנים הומינידיים רבים מתרחשים בתוך השבר, ונחשב כיום כי ההתפתחות הקרעית מילאה תפקיד אינטגרלי בעיצוב ההתפתחות שלנו. המבנה והאבולוציה של השבר עשויים להפוך את מזרח אפריקה לרגישים יותר לשינויי אקלים שהובילו לתחלופות רבות בין תקופות רטובות וצחיחות. לחץ סביבתי זה יכול היה להיות הדחף הדרוש לאבות אבותינו להפוך דו-משמעיים ובליניים יותר כאשר ניסו להסתגל לאקלים המשתנים הללו (ראו מאמרים Geotimes 2008: נדנדה את ערש האנושות מאת בת 'כריסטנסן ומארק מסלין, והשערות טקטוניות של האדם) אבולוציה מאת מ.רויאהן גאני ונחיד ד.ס. גני).
מחלל עצל בעורק Njorowa: פעולה זו צולמה בערוץ Njorowa בגן הלאומי שער האלס. הערוץ נחצב על ידי מים, והוא די מרהיב מבחינות רבות, אבל כאן יש לנו חולית סגורה חותכת דרך קיר הקניון, עם ד"ר ווד ואחד המדריכים שלנו לקנה מידה. זכויות יוצרים על תמונה אלכס גוט. לחץ להגדלה.
מסקנות:
מערכת השבר במזרח אפריקה היא מערכת מורכבת של קטעי קרע המספקים אנלוגי מודרני שיעזור לנו להבין כיצד יבשות מתפרקות. זו גם דוגמה נהדרת לכמה מערכות טבע שאפשר לשזור זה בזה - הגיאולוגיה הייחודית הזו אולי שינתה את האקלים המקומי שעלול לגרום בתורם לאבותינו לפתח את הכישורים הנחוצים כדי ללכת זקוף, לפתח תרבות ולהרהר כיצד קרע כזה בא להיות. ממש כמו הגרנד קניון, מערכת הבקעים במזרח אפריקה צריכה להיות גבוהה בכל רשימת הגיאולוגים של הפלאים הגיאולוגיים שאפשר לבקר בהם.
אודות המחברים:
ג'יימס ווד הוא בעל דוקטורט מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס וכיום הוא פרופסור לגיאולוגיה באוניברסיטה הטכנולוגית במישיגן בהוסטון, מישיגן, שם הוא מלמד היסטוריה של כדור הארץ, גיאוכימיה, מיפוי מרחוק ומעביר קורס שדה בכל אביב באפריקה המזרחית. תחומי המחקר העיקריים שלו הם מרבצי אנרגיה, בעיקר גז ונפט, וביצוע עבודות שדה בעמקים קרועים. מידע נוסף על מסלול השדה במזרח אפריקה ניתן למצוא באתר www.geo-kenya.com.
אלכס גוט הוא כיום מועמד לדוקטורט במישיגן טק ובוחן את השפעות האקלים על לכה מדברית על הזרמים החשופים והסחף בעמק השבר במזרח אפריקה. היא מסייעת לד"ר ווד במחנה השדה הגיאולוגי. לאחרונה הוציאה מפה גיאולוגית של המחצית הדרומית של השבר בקניה, אשר ניתן למצוא באתר www.geo-kenya.com. ניתן לצפות באתר שלה בכתובת: pages.mtu.edu/~alguth/.