Активная современная тектоника Восточно-Африканской рифтовой зоны и Эфиопского нагорья, расположенных в восточной части Африки хорошо изучена. В начале 2000-х годов были поставлены региональные исследования PASSCAL (Program for Array Seismic Studies of the Continental Lithosphere) с целью более углубленного понимания тектонической эволюции этого региона и происхождения горячей точки Афар [Benoit et al., 2003, 2006; Weeraratne et al., 2003; Bastow et al., 2005].
Томография на Р-волнах [Benoit et al., 2006] обнаружила низкоскоростную аномалию продольных волн шириной 100-400 км, расположенную под Афарской депрессией. Аномальная область погружается в юго-западном направлении, под западную часть Эфиопского плато и достигает глубины 500 км (предельная глубина исследований в этом эксперименте).
Было высказано предположение, что эта аномальная зона является продолжением Африканского суперплюма, выявленного рядом глобальных томографических исследований [Grand et al., 1997; Ritsema et al., 1999; Ritsema and van Heijst, 2000; Grand, 2002; Zhao, 2004].
Рисунок 2. Трехмерный вид мантийных плюмов под Африканским Рогом: AF (Afar/Афар) и LV (Lake Victoria / Озеро Виктория) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа). Площадь горизонтальных сечений 40° на 40°. Положение сечений выбрано так, чтобы в их центральной части располагались изучаемые плюмы. Пропорции вертикальной шкалы были преувеличена таким образом, чтобы избежать наложения изображений в сечениях.
На моделях PRI-P05, и PRI-S05 (рис. 2) можно выделить две интенсивные низкоскоростные аномалий под Африканским Рогом. Одна из аномалий расположена под Афарским тройным сочленением (42°Е, 12°N), вторая находится под Танзанийским кратоном (32°Е, 3°S). На модели PRI-P05 эти две аномалии являются изолированными друг от друга, а на модели PRI-S05 это разделение более четкое. Наличие низкоскоростной области в верхней мантии под Африканским Рогом согласуется с низкоскоростной аномалией, выявленной в результате исследований верхней мантии этого региона поверхностными волнами [Debayle et al. 2001].
Рисунок 3. Сечения скоростной модели S-волн PRI-S05 под Африканским Рогом: AF (Afar/Афар) и LV (Lake Victoria / Озеро Виктория), представленные на горизонтальных плоскостях.
С глубины 650 км и ниже амплитуды аномалий значительно уменьшаются. Аномалия под Танзании кратоном простирается на запад и соединяется с Африканским суперплюмом, находящимся под Южной Африкой в подошве мантии.
Рисунок 4. Реконструкция синтетического плюма, располагающегося в верхней мантии (с) и синтетического плюма, простирающегося до глубины 2800 км (d). Реконструированный синтетический плюм, выявленный в нижнем правом углу практически всех сечений на рисунке является плюмом Сейшельских островов.
Тесты на разрешенность свидетельствуют о том, что нижнемантийная часть изображения Афарского плюма не является следствием “утечки” в низы мантии (рис. 4с). Афарский плюм реально может достич своими корнями подошвы мантии, а погружение Афарской аномальной зоны в юго-западном направлении, в сторону Африканского суперплюма, видимого на рисунке 1, может указывать на связь между Афарским плюмом и Африканским суперплюмом. Сочленение Афарского плюма и низкоскоросной аномалии под озером Виктория с Африканским суперплюмом можно увидеть и на разрезе мантии Земли по дуге большого круга, пересекающего Афар и Озеро Виктория [Ritsema et al.1999] (Рис 1).
Источники.
Montelli, R., G. Nolet, F. A. Dahlen, and G. Masters (2006), A catalogue of deep mantle plumes: New results from finite-frequency tomography, Geochem. Geophys. Geosyst., 7, Q11007, doi:10.1029/2006GC001248.