Les microplaques autour du Rift Est-Africain // The microplates around the East-African Rift

La tectonique joue un rôle important en Afrique de l’Est où la Vallée du Grand Rift s’étire sur des milliers de kilomètres. Pendant de nombreuses années, il a été largement admis que la fracturation du système du Rift est-africain – East African Rift System(EARS) – il y a 22-25 millions d’années, a entraîné la division de la plaque africaine en deux plaques plus petites,  la plaque somalienne et la plaque nubienne. Cependant, plus récemment, grâce à de nouvelles technologies et l’intégration des données GPS sur les séismes, les scientifiques ont découvert que cette fracturation avait donné naissance à trois autres « microplaques » – la plaque Lwandle, la plaque Victoria et la plaque Rovuma. La microplaque Victoria, située entre les branches est et ouest du système du Rift est-africain, est l’une des plus grandes microplaques continentales sur Terre. A l’inverse des microplaques Rovuma et Lwandle, Victoria tourne dans le sens antihoraire par rapport à la plaque nubienne. La cause de ce comportement étrange n’avait pas été expliquée à ce jour.

Des scientifiques du centre de recherche en géosciences de Potsdam ont récemment découvert pourquoi la plaque Victoria tourne dans le sens antihoraire. Jusqu’à présent, les chercheurs expliquaient que la rotation des microplaques était provoquée par l’interaction d’un panache mantellique avec le craton épais de la microplaque et le système de rift. Aujourd’hui, les scientifiques de Potsdam ont découvert que c’est essentiellement la configuration des régions lithosphériques plus faibles ou plus fortes qui entraîne principalement la rotation des microplaques, en particulier la microplaque Victoria.
Dans leur étude, les scientifiques expliquent qu’ « une certaine configuration de ceintures mobiles mécaniquement plus faibles et de régions lithosphériques plus fortes dans l’EARS entraîne des branches de rift incurvées et se chevauchant, ce qui provoque une rotation. »
Les chercheurs ont utilisé des modèles numériques 3D à l’échelle de l’ensemble de l‘EARS pour mesurer la dynamique de la lithosphère et du manteau supérieur au cours des 10 derniers millions d’années. Ils ont testé la valeur prédictive de leurs modèles en comparant d’une part leurs prévisions de vitesse avec des données dérivées du système GPS, et d’autre part leurs prévisions de contraintes au niveau des plaques avec la World Stress Map, une compilation globale d’informations sur le champ de contraintes dans la croûte terrestre, mis à jour depuis 2009.

Il y a beaucoup d’autres microplaques continentales sur Terre qui sont en rotation actuellement, ou qui l’ont été dans le passé. Au vu de la dernière étude, le mécanisme de rotation des microplaques induit par la lithosphère permet de mieux comprendre les rotations observées et de reconstituer les mouvements des plaques tectoniques tout au long de l’histoire de la Terre.
Reference

« Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift » – Glerum, A. et al. – Nature Communications

Source: The Watchers.

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Tectonics is playing an important part in East Africa where the Rift Valley extends over thousands of kilometres. For many years, it has been widely accepted that rifting in the East African Rift system (EARS), 22-25 million years ago, resulted in the splitting of the African plate into 2 smaller plates – the Somali plate and the Nubia plate. However, more recently, through the application of technology and the integration of GPS earthquake data, scientists have discovered that the fault has created three other « microplates » – the Lwandle plate, Victoria plate, and the Rovuma plate. The Victoria microplate between the Eastern and Western branches of the East African Rift System is one of the largest continental microplates on Earth. In striking contrast to the other microplates – Rovuma and Lwandle – Victoria rotates counterclockwise with respect to Nubia. The underlying cause of this distinctive rotation has remained elusive so far.

Scientists have recently discovered evidence explaining why the Victoria Plate is rotating in a counterclockwise direction. Previous theories suggested that the rotation of the microplates is driven by the interaction of a mantle plume with the microplate’s thick craton and the rift system. Now, researchers from the German Research for Geosciences in Potsdam have discovered that the configuration of weaker and stronger lithospheric regions mainly drives the rotation of microplates, particularly Victoria.

In the study, the scientists argue that “a certain configuration of mechanically weaker mobile belts and stronger lithospheric regions in the EARS results in curved and overlapping rift branches that prompt rotation.”

The researchers used 3D numerical models on the scale of the entire EARS to measure the lithosphere and upper mantle dynamics in the past 10 million years. They tested the predictive strength of their models by comparing their predictions of velocity with GPS-derived data, and their stress predictions with the World Stress Map, a global compilation of information on the present-day crustal stress field maintained since 2009.

There are many more continental microplates on Earth that are believed to be rotating or have rotated. The lithosphere-driven mechanism of microplate rotation indicated in the study helps decipher these observed rotations and reconstruct plate tectonic motions throughout the Earth’s history.

Reference

« Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift » – Glerum, A. et al. – Nature Communications

Source: The Watchers.

Plaques tectoniques en Afrique de l’Est (Source: Wikipedia)

La Terre est une planète vivante // The Earth is a living planet

La Terre est une planète vivante, en perpétuel mouvement. Les plaques tectoniques ne cessent de s’écarter, entrer en collision ou glisser les une contre les autres. C’est ainsi qu’une fracture de plusieurs kilomètres de longueur est apparue récemment dans le SO du Kenya, apportant une nouvelle preuve concrète que le continent africain est en train de se séparer en deux au niveau du Rift est-africain qui s’étire sur plus de 3000 km et marque la limite entre la plaque africaine à l’ouest et la plaque somalienne à l’est. Dans quelques millions d’années, la corne de l’Afrique, avec la Somalie et des morceaux d’Éthiopie, du Kenya et de la Tanzanie, formera une île qui s’éloignera du continent africain.

La fracture apparue au Kenya continue de grandir et s’accompagne d’une activité sismique. D’une quinzaine de mètres de profondeur, elle a coupé la route commerciale de Mai Mahiu-Narok. Bien que la plupart du temps l’évolution du Rift est-africain soit imperceptible, la formation de nouvelles failles ou de fractures, comme celle qui vient de s’ouvrir au Kenya, peut provoquer des séismes. Cependant, en Afrique de l’Est, la plus grande partie de cette sismicité est répartie sur une vaste zone le long de la vallée du Rift et les secousses ont une magnitude relativement faible. A côté des séismes, le volcanisme est une autre manifestation en surface du processus continu de rupture continentale et de la proximité de l’asthénosphère par rapport à la surface.

Le Rift est-africain est un endroit fantastique car il permet d’observer les différentes étapes de sa formation sur toute sa longueur. Au sud, là où le rift est plus jeune, le processus d’extension est faible et la fracturation se produit sur une vaste zone. Le volcanisme et la sismicité sont limités. En remontant vers la région de l’Afar, tout le plancher de la Vallée du Rift est couvert de roches volcaniques. Cela révèle que, dans cette région, la lithosphère s’est amincie jusqu’à presque atteindre un point de rupture complète. Lorsque cette rupture se produira, un nouvel océan commencera à se former par la solidification du magma dans l’espace créé par la rupture des plaques. Au final, sur une période de dizaines de millions d’années, l’extension du fond marin progressera sur toute la longueur du rift. L’océan envahira cet espace et le continent africain deviendra donc plus petit. Une grande île apparaîtra dans l’Océan Indien composée de parties de l’Éthiopie et de la Somalie, y compris la Corne de l’Afrique.
Sources : Presse internationale, Futura Science, The Watchers.

Voici une petite vidéo montrant la fracture apparue au Kenya: https://youtu.be/wO7s5zIhX6k

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 The Earth is a living planet, in perpetual movement. The tectonic plates constantly move apart, collide or slide against each other. Thus, a fracture several kilometres long has recently appeared in the SW of Kenya, providing further concrete evidence that the African continent is dividing in two at the level of the East African Rift which stretches over 3000 km and marks the boundary between the African plate to the west and the Somali plate to the east. In a few million years, the Horn of Africa, with Somalia and parts of Ethiopia, Kenya and Tanzania, will form an island that will move away from the African continent.
The fracture that has appeared in Kenya continues to grow and is accompanied by seismic activity. About fifteen metres deep, it has cut the Mai Mahiu-Narok commercial highway. Although most of the time the evolution of the East African Rift is imperceptible, the formation of new faults or fractures, such as the one that has just opened in Kenya, can cause earthquakes. However, in East Africa, most of this seismicity is spread over a large area along the Rift Valley and its magnitude is relatively low. In addition to earthquakes, volcanism is another surface evidence of the continuous process of continental rupture and the proximity of the asthenosphere to the surface.
The East African Rift is a fantastic place because it allows to observe the different stages of its formation along its length. To the south, where the rift is younger, the extension process is limited and faulting occurs over a large area. Volcanism and seismicity are limited. Going up to the Afar region, the entire floor of the Rift Valley is covered with volcanic rocks. This reveals that in this region the lithosphere has thinned to almost complete break up. When this break up occurs, a new ocean will begin to form by the solidification of magma in the space created by the broken up plates. In the end, over a period of tens of millions of years, the extension of the seafloor will progress over the entire length of the rift. The ocean will invade this space and the African continent will become smaller. A large island will appear in the Indian Ocean composed of parts of Ethiopia and Somalia, including the Horn of Africa.
Sources: International Press, Futura Science, The Watchers.

Here is a short video showing the fracture in Kenya : https://youtu.be/wO7s5zIhX6k

Vue du Rift est-africain (Source: USGS)

Les émissions de CO2 dans les zones de rift // CO2 emissions in rift areas

drapeau-francaisDes scientifiques de l’Université du Nouveau-Mexique ont effectué des recherches visant à étudier le dioxyde de carbone (CO2) qui s’échappe des systèmes de failles dans le Rift Est-Africain (REA) afin de mieux comprendre dans quelle mesure ce gaz en provenance de l’intérieur de la Terre affecte l’atmosphère. La recherche a été financée par le programme Tectonique de la National Science Foundation.
On pense en général que le CO2 qui se trouve à l’intérieur de la Terre est envoyé dans l’atmosphère par les volcans actifs. Cependant, ce gaz peut également s’échapper le long de failles situées loin de centres volcaniques actifs.
Les scientifiques ont mesuré les émissions diffuses de CO2 du bassin Magadi-Natron dans le Rift Est-Africain entre le Kenya et la Tanzanie. Plusieurs volcans actifs émettent de grandes quantités de CO2 dans la région, notamment le Nyiragongo au Congo et l’Ol Doinyo Lengai en Tanzanie. En outre, des quantités importantes de CO2 sont stockées dans les grands lacs anoxiques de ce secteur.
Pour mesurer le flux de CO2 émis par les failles, les chercheurs ont utilisé un analyseur EGM-4 avec une chambre d’accumulation cylindrique. Les échantillons de gaz ont ensuite été recueillis dans des ampoules sous vide afin de procéder à leur analyse chimique et isotopique dans les laboratoires de l’Université du Nouveau-Mexique.
Les données fournies par l’ensemble des échantillons prélevés le long des failles ont été comparées aux analyses de gaz de l’Ol Doinyo Lengai. On a découvert qu’elles avaient des compositions isotopiques du carbone qui indiquaient une forte contribution magmatique au CO2 observé.
L’étude a généré des données intéressantes qui ont permis aux scientifiques de quantifier les émissions massives et prolongées de CO2 par des failles profondes. Ils ont constaté que le bassin Magadi-Natron, à la frontière entre le Kenya et la Tanzanie, émettait environ 4 mégatonnes de CO2 mantellique par an. La sismicité à des profondeurs de 15 à 30 km enregistrée au cours de l’étude suppose que les failles dans cette région pénètrent probablement la croûte terrestre inférieure. Ainsi, la source du CO2 serait la croûte inférieure ou le manteau, ce qui est compatible avec les isotopes de carbone mesurés dans le gaz.
Les résultats indiquent que le CO2 provient probablement du manteau supérieur ou de corps magmatiques situés dans la croûte inférieure le long de ces failles profondes. L’extrapolation des mesures à l’ensemble de la branche Est du système de rift révèle une émission de CO2 de 71 mégatonnes par an, comparable à l’ensemble des émissions des dorsales médio-océaniques qui se situe entre 53 et 97 mégatonnes par an.
En comparaison avec les grandes éruptions volcaniques qui transfèrent instantanément des quantités importantes de CO2 et d’autres gaz dans l’atmosphère où ils peuvent affecter le climat de la planète pendant plusieurs années, les zones de rift continental diffusent ces gaz extrêmement lentement mais, à l’échelle de temps géologique, les émanations de gaz le long des zones de rift ont pu jouer un rôle jusqu’alors insoupçonné dans le réchauffement de l’atmosphère et peut-être même mis un terme aux ères de glaciation.
Toutefois, même si l’on inclut les émissions de CO2 nouvellement quantifiées dans le Rift Est-Africain dans l’ensemble du CO2 émis sur la planète, ces émissions naturelles sont éclipsées par celles provenant de l’utilisation de combustibles fossiles qui s’élevaient à 36 giga tonnes de CO2 en 2013. Cette comparaison montre que l’humanité émet actuellement en CO2 l’équivalent de 500 Rifts Est-Africains dans l’atmosphère chaque année !
Source: Science Blog: http://scienceblog.com/

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drapeau anglaisScientists at the University of New Mexico have conducted research to study carbon dioxide (CO2) emissions through fault systems in the East African Rift (EAR) in an effort to understand CO2 emissions from the Earth’s interior and how this gas affects the atmosphere. The research was funded by the National Science Foundation Tectonics Program.
CO2 from Earth’s interior is thought to be released into the atmosphere mostly via degassing from active volcanoes. However, the gas can also escape along faults away from active volcanic centres.
The scientists set out to measure diffuse CO2 flux from the Magadi-Natron basin in the East African Rift between Kenya and Tanzania. Several active volcanoes emit large volumes of CO2 including Nyiragongo in the Congo and Ol Doinyo Lengai in Tanzania. Additionally, significant amounts of CO2 are stored in large anoxic lakes in this region.
To measure diffuse CO2 flux, the researchers used an EGM-4 CO2 gas analyzer with a cylindrical accumulation chamber. The gas samples were then diverted from the chamber into pre-evacuated glass vials in order to carry out gas chemistry and carbon isotope analyses in the laboratories at the University of New Mexico.
The data from all samples were then compared to gas data from the active volcano Ol Doinyo Lengai and were found to have carbon isotope compositions that indicated a strong magmatic contribution to the observed CO2.
The research generated interesting data allowing the scientists to quantify the massive and prolonged deep carbon emissions through faults. They found that about 4 megatonnes per year of mantle-derived CO2 is released in the Magadi-Natron Basin, at the border between Kenya and Tanzania. Seismicity at depths of 15 to 30 kilometers detected during the project implies that extensional faults in this region may penetrate the lower crust. Thus, the ultimate source of the CO2 is the lower crust or the mantle, consistent with the carbon isotopes measured in the gas.
The findings suggest that CO2 is transferred from upper mantle or lower crustal magma bodies along these deep faults. Extrapolation of the measurements to the entire Eastern branch of the rift system implies a huge CO2 flux 71 megatonnes per year, comparable to emissions from the entire global mid-ocean ridge system of 53 to 97 megatonnes per year.
Compared with large volcanic eruptions that instantly transfer significant amounts of CO2 and other gases into the atmosphere where they affect the global climate over a few years, continental rifting is extremely slow at spreading these gases but on geologic time-scales, large-scale rifting events could have played a previously unrecognized role in heating up the atmosphere and perhaps ending global ice ages.
It is important to note, however, even when including the newly quantified CO2 emissions from the EAR in the global CO2 budget, natural emissions are dwarfed by emissions from fossil fuel use which were 36 giga tons of CO2 in 2013. This comparison shows that humanity is currently emitting the equivalent of 500 East African Rifts in CO2 to the atmosphere per year.
Source : Science Blog : http://scienceblog.com/

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Ol Doinyo Lengai, l’un des volcans du Rift Est-Africain  (Photos: C. Grandpey)