Il professore dell'UNM Tobias Fischer (a sinistra) e il ricercatore della Syracuse University Dr. James Muirhead (ora all'Università di Auckland) misurano il flusso di CO2 in una fessura che si è aperta durante un recente terremoto nel bacino di Natron, Tanzania. Attestazione:UNM
Professore di Scienze della Terra e dei Pianeti dell'Università del New Mexico (UNM), Dr. Tobias Fischer e ricercatore della Syracuse University (ora docente dell'Università di Auckland), Il Dr. James Muirhead ha guidato un team internazionale di ricercatori interdisciplinari per studiare il ruolo del carbonio nella rottura dei continenti.
Questo lavoro, gran parte del quale è stato finanziato da sovvenzioni della National Science Foundation, è il culmine degli sforzi di ricerca iniziati con ex studenti dell'UNM e di altri Stati Uniti, Francese, Università della Tanzania e del Kenya.
La collaborazione, che includeva anche scienziati della New Mexico Tech, l'Università dell'Oregon, Università di Dar Es Salaam, Università Nazionale di Seul, Università di Tokyo, Università dell'Alberta, Università Macquarie, Università Goethe e Université de Montpellier II, ha portato a nuove intuizioni sullo stoccaggio e sul trasferimento dinamico del carbonio sotto la crosta continentale spessa e molto antica attualmente pubblicata sulla rivista Natura intitolato, Il mantello cratonico spostato concentra il carbonio in profondità durante il rifting continentale.
È stato riconosciuto per la prima volta dall'ex studente UNM, ora assistente professore alla Seoul National University, Dottor Hyunwoo Lee, che il Rift dell'Africa orientale e le spaccature continentali in generale sono fonti significative di carbonio degassato dal mantello terrestre all'atmosfera. Mentre il lavoro successivo di altri gruppi ha mostrato che la CO 2 le emissioni dall'East African Rift sono variabili lungo i suoi 3, estensione di 000 km, la domanda è rimasta "da dove viene tutto questo carbonio e come viene rilasciato in modo così efficiente?"
Lavoro successivo di Fischer e del collaboratore Professor Stephen Foley della Macquarie University, Australia, proposto un modello in cui il degasaggio CO 2 proviene in definitiva dal carbonio che si è accumulato nel corso di miliardi di anni alla base della spessa vecchia litosfera cratonica situata al centro e ai margini del Rift dell'Africa orientale.
"Il modello suggerisce che questo carbonio accumulato provenga dalla subduzione delle placche oceaniche e dai pennacchi profondi del mantello, " ha detto Fischer. "Questi processi potrebbero fornire carbonio sufficiente sul fondo di una litosfera continentale molto spessa e vecchia di miliardi di anni per spiegare l'elevata CO 2 flussi osservati nella parte attivamente deformante della spaccatura."
Però, il modello proposto da Fischer e Foley non potrebbe spiegare come questo profondo CO 2 è riuscito a fuoriuscire dalla parte attivamente estesa della spaccatura, che è esattamente dove il lavoro attuale unisce i puntini.
Team che installa una stazione di CO2 permanente nella Natron Valley, Tanzania. Sullo sfondo il vulcano carbonatico Oldoinyo Lengai. Attestazione:UNM
Muirhead e Fischer insieme allo studente del Master Amani Laizer dell'Università di Dar Es Salaam in Tanzania e al dottorato di ricerca in geofisica. la studentessa Sarah Jaye Oliva della Tulane University è tornata in Tanzania nel 2018 e ha raccolto dati e campioni in luoghi in cui il rifting attivo,
cioè dove le piastre si allontanano, intersecano il vecchio e spesso cratone che giace sopra un pennacchio di mantello. Campioni di gas sono stati raccolti da sorgenti termali in questa regione che non sono mai stati campionati prima.
Le analisi di questi campioni nel contesto dei dati già esistenti del lavoro precedente hanno mostrato una notevole differenza nella composizione chimica dei gas che vengono rilasciati dalla spaccatura attiva e dal cratone. I gas di cratone sono interamente crostali senza alcun segno di gas del mantello, inclusa CO 2 . L'azoto e l'elio crostale dominano questi gas del cratone. I gas di rift, invece, sono imbottiti di CO . dal mantello 2 e hanno una forte firma isotopica dell'elio del mantello. Mantello misurato CO 2 i flussi sono vicini allo zero sul cratone ma si innalzano nella spaccatura adiacente che si estende attivamente.
"Proprio al confine tra il cratone e la frattura deformante si trova l'unico vulcano di carbonatite attualmente in eruzione al mondo, Oldoinyo Lengai, " ha detto Fischer. "Questo vulcano erutta lave che sono così liquide che si muovono come olio per motori. La ragione di ciò è che sono privi della silice che costituisce la maggior parte delle rocce ignee ma contengono circa il 30% di carbonio, una quantità incredibilmente alta che dà il nome alla roccia carbonatite. Guardando indietro nel tempo geologico, si scopre che ci sono molti vulcani di carbonatite proprio ai margini del cratone della Tanzania, ma al momento non sono attivi".
Questa distribuzione di carbonatiti ha portato il team a proporre un meccanismo che provoca la migrazione laterale della litosfera cratonica profonda dove si trova tutto il carbonio solido immagazzinato, nel mantello ai bordi del cratone.
I dati geofisici acquisiti e analizzati dalla Tulane University e dall'Université de Montpellier II mostrano un ripido gradino nello spessore della piastra al bordo del cratone. I geofisici guidati dalla professoressa Cindy Ebinger, Dott. Sarah Oliva e il professor Christel Tiberi hanno proposto che questo passaggio migliori la formazione di fusione e spieghi la concentrazione di magma che trasporta l'eccesso di CO 2 , così come la distribuzione spaziale di terremoti a volte dannosi che aprono crepe per la CO 2 per risalire in superficie. Questo spiegherebbe la notevole differenza di CO 2 rilascio e sorgente come documentato dalle misurazioni di superficie.
Questo modello concettuale si adatta anche ai modelli fisici quantitativi sviluppati dal Dr. Jolante van Wjik, professore alla New Mexico Tech e la dottoressa Claire Currie, professore all'Università di Alberta, che mostra che le rocce del mantello insolitamente spesse e di bassa densità sotto un cratone saranno spazzate lateralmente dal flusso del mantello, spostandosi verso la placca più sottile sotto la spaccatura continentale.
Questo trasferimento di materiale può aumentare la produzione di materiale fuso. Perciò, il gruppo di ricerca ha concluso, la migrazione laterale della litosfera cratonica profonda imbevuta di carbonio antico accumulato è in ultima analisi responsabile del vulcanismo carbonatitico e della disgregazione continentale in corso in questa regione dell'Africa orientale.
