Contenu
- Partie I. Le système de rift est-africain
- Qu'est-ce que le système de rift en Afrique de l'Est?
- Comment ces Rifts se sont-ils formés?
- Partie II. Le Rift Est Africain
- Autres points d'intérêt:
- Conclusions:
- À propos des auteurs:
Le lac Bogoria et le geyser - Copyright Alex Guth.
Figure 1: Modèle numérique coloré d'élévation montrant les limites des plaques tectoniques, les contours des hauts d'altitude illustrant les renflements thermiques et les grands lacs d'Afrique de l'Est. Cliquez pour agrandir. Le fond de carte est une image de la topographie radar de la navette spatiale par la NASA.
Partie I. Le système de rift est-africain
Le système de rift est-africain (EARS) est l’une des merveilles géologiques du monde, un lieu où les forces tectoniques de la Terre tentent actuellement de créer de nouvelles plaques en séparant les anciennes. En termes simples, une faille peut être considérée comme une fracture de la surface de la terre qui s'élargit avec le temps, ou plus techniquement, comme un bassin allongé limité par des failles normales opposées à très forte inclinaison.
Les géologues discutent encore de la manière dont les divisions se produisent, mais le processus est tellement bien présenté en Afrique de l’Est (Éthiopie-Kenya-Ouganda-Tanzanie) que les géologues ont attribué un nom à la nouvelle plaque; La plaque nubienne constitue la plus grande partie de l’Afrique, tandis que la plaque la plus petite qui s’éloigne a été nommée la plaque somalienne (Figure 1). Ces deux plaques s'éloignent l'une de l'autre et s'éloignent également de la plaque d'Arabie au nord.
Le point de rencontre de ces trois plaques dans la région afar d’Éthiopie forme ce que l’on appelle une triple jonction. Cependant, tous les conflits en Afrique de l’Est ne se limitent pas à la Corne de l’Afrique; il y a beaucoup d'activités de rifting plus au sud également, s'étendant jusqu'au Kenya, en Tanzanie et dans la région des Grands Lacs en Afrique. Le but de cet article est de discuter de la géologie générale de ces failles et de mettre en évidence les processus géologiques impliqués dans leur formation.
Figure 2: Noms des segments de rift pour le système de rift est-africain. Les plus petits segments reçoivent parfois leur propre nom, et les noms donnés aux principaux segments de la faille changent en fonction de la source. Cliquez pour agrandir. Le fond de carte est une image de la topographie radar de la navette spatiale par la NASA.
Qu'est-ce que le système de rift en Afrique de l'Est?
Le rift le plus ancien et le mieux défini se trouve dans la région afar d’Éthiopie et est généralement appelé rift éthiopien. Plus au sud, une série de fractures se produit, notamment une branche occidentale, le "lac Albert Rift" ou "Albertine Rift", qui contient les Grands Lacs d'Afrique de l'Est, et une branche orientale qui divise en deux le Kenya nord-sud sur une ligne légèrement à l'ouest de Nairobi (figure 2).
Ces deux branches ensemble ont été appelées le rift est-africain (EAR), tandis que des parties de la branche est ont été appelées de manière différente le rift kenyan ou le rift Gregory (d'après le géologue qui l'a cartographié pour la première fois au début des années 1900). Les deux branches de l'EAR sont souvent regroupées avec le rift éthiopien pour former le système de rift est-africain (EARS).
Le système de rift complet s'étend donc sur des milliers de kilomètres en Afrique et sur plusieurs milliers si on inclut la mer Rouge et le golfe d'Aden comme extensions. En outre, il existe plusieurs structures bien définies, mais nettement plus petites, appelées grabens, qui ont le caractère d’une faille et qui sont clairement associées géologiquement aux fentes principales. Certains d'entre eux ont reçu des noms reflétant cela, tels que la faille Nyanza dans l'ouest du Kenya, près du lac Victoria. Ainsi, ce que les gens pourraient supposer être une seule faille quelque part en Afrique de l’Est est en réalité une série de bassins de rift distincts qui sont tous liés et qui produisent la géologie et la topographie distinctes de l’Afrique de l’Est.
Figure 3: "Manuel" formation d'horst et de graben (à gauche) comparée au terrain de rift actuel (en haut à droite) et à la topographie (en bas à droite). Notez que la largeur occupée par les zones trapézoïdales soumises à une faille normale et que la formation de horst et graben augmente de haut en bas dans le panneau de gauche. Les rifts sont considérés comme des caractéristiques d'extension (les plaques continentales se séparent) et affichent donc souvent ce type de structure.
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Comment ces Rifts se sont-ils formés?
Le mécanisme exact de la formation de la faille est un débat permanent entre géologues et géophysiciens. Un modèle populaire pour les EARS suppose que le flux de chaleur élevé du manteau (strictement l'asthénosphère) est à l'origine de deux "renflements" thermiques au centre du Kenya et dans la région d'Afar au centre-nord de l'Éthiopie. Ces renflements peuvent être facilement vus comme des hauts plateaux sur toute carte topographique de la région (Figure 1).
Au fur et à mesure que ces renflements se forment, ils étirent et fracturaient la croûte fragile extérieure en une série de failles normales formant la structure classique de horst et graben des vallées de rift (figure 3). La plupart des réflexions géologiques actuelles soutiennent que les renflements sont provoqués par des panaches de manteau situés sous le continent, chauffant ainsi la croûte sus-jacente et provoquant son expansion et sa fracture.
Idéalement, les fractures dominantes créées se présentent selon un schéma composé de trois fractures ou zones de fracture irradiant d'un point avec une séparation angulaire de 120 degrés. Le point à partir duquel les trois branches rayonnent s'appelle une "triple jonction" et est bien illustré dans la région afar d'Éthiopie (Figure 4), où deux branches sont occupées par la mer Rouge et le golfe d'Aden, et la troisième branche du rift s'étend au sud par l'Ethiopie.
Le processus d’étirement associé à la formation du rift est souvent précédé par d’énormes éruptions volcaniques qui s’écoulent sur de vastes étendues et sont généralement préservées / exposées sur les flancs du rift. Certains géologues considèrent ces éruptions comme des "basaltes d'inondation" - la lave est éruivée le long de fractures (plutôt que de volcans individuels) et parcourt la terre par nappes comme de l'eau lors d'une inondation.
De telles éruptions peuvent couvrir de vastes étendues de terrain et développer des épaisseurs énormes (les pièges Deccan de l'Inde et les pièges de Sibérie en sont des exemples). Si l’étirement de la croûte se poursuit, il se forme une "zone étirée" de croûte éclaircie constituée d’un mélange de roches basaltiques et continentales qui finit par descendre sous le niveau de la mer, comme cela a été le cas dans la mer Rouge et le golfe d’Aden. Des étirements supplémentaires conduisent à la formation d'une croûte océanique et à la naissance d'un nouveau bassin océanique.
Figure 4: Triple jonction dans la région Afar en Ethiopie. L'image montre des zones de croûte étirée et océanique ainsi que des zones de basaltes exposés aux inondations qui ont précédé le rifting. Les zones non ombragées ou couvertes par les basaltes inondables représentent une croûte continentale normale. Au fur et à mesure que la croûte se sépare, vous obtenez une croûte mince avec un mélange complexe de roches continentales et volcaniques. Finalement, la croûte s'amincit au point d'éruber des basaltes de type océanique, signalant la formation d'une nouvelle croûte océanique. Cela peut être vu dans le golfe d'Aden ainsi qu'un petit éclat dans la mer Rouge. L'étendue initiale des basaltes d'inondation aurait été plus grande, mais de vastes zones ont été ensevelies dans la vallée du rift par d'autres éruptions volcaniques et sédiments. Cliquez pour agrandir.
Partie II. Le Rift Est Africain
Si le processus de division décrit se produit dans un contexte continental, nous nous trouvons dans une situation similaire à celle qui se produit actuellement au Kenya, où se forme actuellement l’Afrique de l’Est / Gregory Rift. Dans ce cas, il est appelé "rifting continental" (pour des raisons évidentes) et donne un aperçu de ce que peut avoir été le développement précoce du rift éthiopien.
Comme indiqué dans la partie I, la division de l’Afrique de l’Est est compliquée par le fait que deux branches se sont développées, une à l’ouest qui abrite les Grands Lacs africains (où la faille est remplie d’eau) et une autre presque parallèle à environ 600 kilomètres est qui coupe presque le nord du sud du Kenya avant d’entrer en Tanzanie où il semble s’éteindre (Figure 2).
Le lac Victoria est situé entre ces deux branches. On pense que ces fractures suivent généralement d'anciennes sutures entre d'anciennes masses continentales qui se sont heurtées il y a des milliards d'années pour former le craton africain et que la scission autour de la région du lac Victoria est due à la présence d'un petit noyau d'ancien rocher métamorphique, le Craton tanzanien, c’était trop difficile pour la faille. Parce que la faille ne pouvait pas traverser directement cette zone, elle a plutôt divergé autour d'elle pour aboutir aux deux branches que l'on peut voir aujourd'hui.
Comme en Éthiopie, un point chaud semble se situer sous le centre du Kenya, comme en témoigne le dôme topographique surélevé qui s'y trouve (Figure 1). Ceci est presque exactement analogue au rift Ethiopien et, en fait, certains géologues ont suggéré que le dôme du Kenya est le même point chaud ou le même panache qui a donné lieu au rifting éthiopien initial. Quelle que soit la cause, il est clair que nous avons deux divisions suffisamment séparées pour justifier de leur attribuer des noms différents, mais suffisamment proches pour suggérer qu'elles sont génétiquement liées.
Baringo écharpes: Cette image montre plusieurs écharpes de faute progressivement plus éloignées. Essentiellement, nous examinons les limites de plusieurs pâtés de maisons d'un graben qui contient le lac Baringo. Copyright d'image Alex Guth. Cliquez pour agrandir.
Autres points d'intérêt:
Que pouvons-nous dire de plus sur les divisions entre l’Ethiopien et le Kenya? Pas mal en fait; Même si les branches orientales et occidentales ont été développées selon les mêmes processus, elles ont des caractères très différents. La branche orientale se caractérise par une activité volcanique plus importante, tandis que la branche occidentale se caractérise par des bassins beaucoup plus profonds contenant de grands lacs et beaucoup de sédiments (y compris les lacs Tanganyika, le deuxième lac le plus profond du monde et le Malawi).
Récemment, des éruptions de basalte et la formation de crevasses actives ont été observées dans le rift éthiopien, ce qui nous permet d'observer directement la formation initiale de bassins océaniques à terre. C'est l'une des raisons pour lesquelles le système de rift est-africain est si intéressant pour les scientifiques. La plupart des fissures dans d'autres parties du monde ont progressé au point qu'elles sont maintenant soit sous l'eau, soit remplies de sédiments et sont donc difficiles à étudier directement. Le système de rift est-africain, cependant, est un excellent laboratoire de terrain pour étudier un système de rift moderne et en développement actif.
Cette région est également importante pour comprendre les racines de l'évolution humaine. De nombreuses découvertes de fossiles d'hominidés se trouvent dans la faille, et on pense actuellement que l'évolution de la faille pourrait avoir joué un rôle essentiel dans la formation de notre développement. La structure et l'évolution de la faille ont peut-être rendu l'Afrique de l'Est plus sensible aux changements climatiques, entraînant de nombreuses alternances entre périodes humides et arides. Cette pression environnementale aurait pu inciter nos ancêtres à devenir bipèdes et plus intelligents alors qu’ils tentaient de s’adapter à ces climats changeants (voir articles de Geotimes 2008: Basculer le berceau de l’humanité par Beth Christensen et Mark Maslin, et Hypothèses tectoniques de Human Evolution par M.Royhan Gani et Nahid DS Gani).
Digue ignée dans les gorges de Njorowa: Ceci a été pris à la gorge de Njorowa dans le parc national de Hells Gate. La gorge a été creusée par l’eau et est assez spectaculaire à bien des égards, mais ici nous avons une digue ignée qui traverse le mur du canyon, avec le Dr. Wood et l’un de nos guides pour l’échelle. Copyright d'image Alex Guth. Cliquez pour agrandir.
Conclusions:
Le système de rift est-africain est un système complexe de segments de rift qui fournissent un analogue moderne pour nous aider à comprendre comment les continents se séparent. C'est également un excellent exemple de la manière dont de nombreux systèmes naturels peuvent être liés - cet environnement géologique unique a peut-être modifié le climat local, ce qui a peut-être amené nos ancêtres à acquérir les compétences nécessaires pour marcher debout, développer leur culture et réfléchir à la manière dont un tel conflit en est arrivé à. Tout comme le Grand Canyon, le système de rift est-africain devrait figurer en bonne place sur la liste des merveilles géologiques à visiter.
À propos des auteurs:
Titulaire d'un doctorat de l'Université Johns Hopkins, James Wood est actuellement professeur de géologie à la Michigan Technological University de Houghton (Michigan) où il enseigne l'histoire de la Terre, la géochimie et la cartographie à distance. Il anime chaque printemps un cours sur le terrain en Afrique de l'Est. Ses principaux domaines de recherche sont les gisements d’énergie, principalement le gaz et le pétrole, et les travaux sur le terrain dans les vallées du Rift. Vous trouverez plus d’informations sur le stage sur le terrain en Afrique de l’Est sur www.geo-kenya.com.
Alex Guth est actuellement doctorant à Michigan Tech et étudie les effets du climat sur le vernis du désert sur les écoulements exposés et les alluvions dans la vallée de l’Est en Afrique de l’Est. Elle assiste le Dr Wood avec le camp de terrain en géologie. Elle a récemment produit une carte géologique de la moitié sud de la faille du Kenya, disponible sur www.geo-kenya.com. Son site Web peut être consulté à l’adresse suivante: pages.mtu.edu/~alguth/.