En kontinent i upplösning
Östafrika håller bokstavligen på att brista i fogarna – och det syns redan med blotta ögat på ytan. Forskare har nu identifierat den djupa källan bakom fenomenet.
Över tusentals kilometers utsträckning växer ett system av dalar, vulkaner och sprickor fram, som i framtiden potentiellt kan dela kontinenten i två separata landmassor. De senaste undersökningarna pekar på att en mäktig, glödande ström av material i jordens mantel är den verkliga drivkraften bakom detta spektakulära – men farliga – fenomen.
En av planetens mest dramatiska geologiska förändringar
I Östafrika utspelar sig en av de mest anmärkningsvärda geologiska transformationer vi känner till på jorden. Afrika håller långsamt på att delas i två åtskilda landmassor, och gränsen mellan dem är en enorm spricka – det så kallade Stora Östafrikanska gravsänkesystemet.
Denna tektoniska ”söm” sträcker sig över cirka 3 500 kilometer. Den skär genom Etiopien, Kenya, Uganda och Malawi och skapar vida sänkningsområden, förkastningar och kollapsade zoner. Intensiv vulkanism följer i spåren – regelbundna utbrott på många platser visar att jordens inre under denna region är ovanligt aktivt.
Den Östafrikanska gravsänkan är en av få platser på jorden där man kan följa processen med kontinental upprivning nästan i realtid.
Bildandet av sprickzonen är ett välkänt steg i geologins stora kretslopp: först börjar kontinenten att sträckas ut, därefter uppstår gravsänkor, och med tiden kan ett helt nytt hav bildas när jordskorpan bryts helt igenom och havsvatten strömmar in i springan.
Varför spricker Afrika just där?
Trots att geologihistorien bjuder på flera exempel på kontinenters uppsplittring, har mekanismen bakom Den Stora Östafrikanska gravsänkan länge varit en gåta. Området har närmast blivit ett läroboksexempel på hur kontinenter faller isär.
Geologer har särskilt diskuterat vad som driver utbredningsprocessen och den ökade vulkanismen. Två övergripande scenarier har varit aktuella:
- Om allt primärt sker ”lågt ner” – i den övre delen av manteln och jordskorpan – som följd av tektoniska krafter som verkar på litosferplattorna.
- Om den avgörande rollen spelas av en djup, varm materialström i manteln, som pressar kontinenten underifrån, försvagar jordskorpan och sätter igång sprickorna.
Den andra hypotesen förutsätter existensen av en så kallad superplumestruktur – en gigantisk ”skorsten” av glödande berggrund som sträcker sig från gränsen mellan kärna och mantel och upp under det östliga Afrika. Hittills har konkreta data saknats som direkt förbinder den lokala vulkanismen med en så djupt belägen källa.
Nyckeln ligger i gaser från jordens inre
En grupp forskare valde att angripa problemet från en oväntad vinkel. Istället för att uteslutande fokusera på terrängens form eller seismiska vågor analyserade de den kemiska sammansättningen av gaser som sipprar upp i ett geotermiskt fält i den kenyanska delen av gravsänkan.
Det handlar om varma gaser och ångor som tränger till ytan genom sprickor, fumaroler och geotermiska källor. Med extraordinär precision mätte forskarna bland annat isotoper av neon – ett inert grundämne som är idealt för att spåra materialets ursprung från djupt inne i jorden.
Den isotopiska sammansättningen av gaserna från Kenya pekar på en överraskande djup, gemensam källa – inte bara för denna enda plats, utan för hela det vidsträckta gravsänkesystemet.
Det visade sig att de undersökta gaserna bär ett tydligt fingeravtryck från de nedre delarna av jordens mantel. Ännu mer slående: sammansättningen liknar gaser som tidigare analyserats i vulkaniska bergarter från Röda havet i norr och från vulkaniska områden i Malawi mot söder.
En gigantisk ”motor” under det östliga Afrika
En sådan överensstämmelse över så enorma avstånd antyder något mycket konkret: hela denna vulkaniska zon, från Röda havet till gravsänkans södra utlöpare, kan dra på en gemensam, djup ”huvudledning” av varmt material.
Geologerna beskriver den som en superplumestruktur i manteln, förankrad tätt vid gränsen mellan kärnan och manteln. Det är en struktur som är större och mäktigare än de typiska plumestrukturerna som förklarar klassiska ”hot spots” som Hawaii eller Island.
Superplumestrukturen under det östliga Afrika kan ha satt igång – och upprätthålla – processen med kontinental upprivning genom att leverera värme och material från jordens djup över ett enormt område.
Seismiska instrument har tidigare antytt att det under Afrika existerar stora, onormalt varma zoner i manteln. Gasanalyserna tillför pusslet den saknade biten – ett kemiskt ”fingeravtryck” som binder samman vulkanaktiviteten från norr till söder i en enda helhetsbild.
Från gaser till plattektonik
Varför intresserar vi oss egentligen så mycket för dessa gasers ursprung? För att det är omöjligt att beskriva hela gravsänkesystemets mekanism utan att förstå den djupa energikällan. Om krafter från gränsen mellan kärna och mantel är inblandade, förändrar det bilden av litosferplattornas rörelse i området fundamentalt.
Enligt forskarna bakom undersökningen tyder resultaten på att superplumestrukturen fungerar som en motor som:
- värmer upp och försvagar den nedre delen av den kontinentala jordskorpan,
- underlättar dess utsträckning och sprickbildning,
- levererar magma som är ansvarig för de många vulkanutbrotten längs sprickzonen,
- påverkar riktningen och hastigheten av de omgivande tektoniska plattornas rörelse.
Forskningsresultaten är offentliggjorda i den specialiserade vetenskapliga tidskriften Geophysical Research Letters, där de har nått ut till ett brett geologiskt och geofysiskt forskarsamhälle.
Vad kan hända med Afrika om miljoner år?
Tektoniska processer mäts i miljoner år, så inget dramatiskt kommer att ske under vår livstid. Ur en geologs synvinkel befinner sig dock det östliga Afrika i början av en resa som kan sluta med bildandet av ett nytt hav.
| Stadium | Vad händer | Exempelregion |
|---|---|---|
| Kontinental utsträckning | Sprickor och sänkningar uppstår, vulkanaktiviteten ökar | Det östliga Afrika idag |
| Mogen sprickzon | En bred dal bildas, lokala vattenbassänger möjliga | Delar av sprickzonen i Afrika och på Arabiska halvön |
| Nytt hav | Den kontinentala jordskorpan bryts helt igenom, havsbotten uppstår | Röda havet som exempel på en ung oceanisk bassäng |
Om processen fortsätter kan det om tiotusentals miljoner år bildas en ny oceanisk bassäng i det östliga Afrika – liknande det nuvarande Röda havet. I en ännu avlägsnare framtid kan det utvecklas till ett fullfjädrat hav, och den östliga delen av kontinenten skulle då kunna bli en självständig landplatta.
Risker för människor och geotermisk potential
Även om de tektoniska förändringarna är mycket långsamma märker vi redan idag deras konsekvenser. Sprickzonen hör till jordens mer seismiskt och vulkaniskt aktiva områden. Jordbävningar – även måttliga – utgör ett hot mot infrastruktur och befolkning. Vulkanutbrott kan förstöra grödor, lamslå flygtrafik och tvinga invånare att evakuera.
Å andra sidan rymmer samma energi en enorm potential. Aktiva geotermiska fält som i Kenya utgör en källa till hållbar elektricitet och värme. I flera länder i regionen håller geotermiska kraftverk på att bli en viktig del av energimixen och hjälper till att minska beroendet av fossila bränslen.
Så här ”läser” forskare jordens inre
De omtalade undersökningarna är ett bra exempel på hur olika vetenskapliga discipliner förenar krafterna för att förstå processer som utspelar sig hundratals eller till och med tusentals kilometer under våra fötter. Geokemister analyserar gasers och bergarters sammansättning, seismologer följer seismiska vågors väg, och geofysiker bygger tredimensionella modeller av manteln och jordskorpan.
Neon- och heliumisotoper fungerar här som en sorts färgade spårämnen som avslöjar från vilket djup och vilket reservoar det material kommer som hamnar i magman. Upprepar samma signal sig tvärs över platser som ligger tusentals kilometer från varandra, pekar det på en gemensam, vidsträckt källa djupt nere i manteln.
Förståelsen av en sådan superplumestruktur har betydelse långt utöver enbart Afrika. Denna typ av strukturer påverkar plattornas rörelse i planetarisk skala och har format fördelningen av kontinenter, hav och bergskedjor genom miljarder år. För människor idag är dock de mer närliggande konsekvenserna viktigast: var det är förnuftigt att investera i geotermisk energi, och var man särskilt bör hålla utkik efter risken för jordbävningar och vulkanutbrott.
Kännedomen om den djupa ”motorn” under det östliga Afrika hjälper oss att bedöma dessa risker och möjligheter mer exakt. Det visar dessutom att även en till synes fast kontinent i det långa tidsperspektivet uppför sig som en långsamt flytande massa som ständigt omvandlas och omformas.
