Az észak-etiópiai Afar-háromszög a Föld egyik legkeményebb, legtávolabbi környezete. Ez a tektonikailag aktív terület kontinensek széttöredezését; a kontinenseket elárasztó tengerek epizódjait; valamint korallzátonyok, mikrobiális szőnyegek és más sósvizes lerakódások maradványait tartalmazza, mivel a tengerek időszakosan sósvizes medencékké és szárazfölddé száradtak ki.
A korábbi vizsgálatok bizonyítékokat tártak fel arra, hogy ez a régió lehet a Föld legfiatalabb óceánja. Az ebben a régióban található üledékleírások megértése nyomokat rejthet a jövőbeni áradások és a szélsőséges környezetben kialakuló karbonátképződés tekintetében.
2013 októberében az Addisz-Abeba Egyetem (Etiópia), a Fribourgi Egyetem (Svájc) és a Genti Egyetem (Belgium) tudósai összefogtak, hogy többet tudjanak meg az Afar-háromszög északi részén található Danakil-mélyedés történetéről. Konkrétan a csapat üledékeket vizsgált, köztük ősi szegélyező korallzátony-teraszokat és megkövesedett mikrobiális szőnyegeket, amelyeket az elpárolgó óceánokból és tavakból keletkezett sós lerakódások (evaporitok) borítottak. Azóta a csapat azon dolgozik, hogy megvizsgálja és megértse az üledékes kőzetek ezen sorozatát és az azokat kialakító múltbeli környezeteket.
A csapat tudomása szerint közel fél évszázad óta ez az első újbóli vizsgálata Észak-Afár karbonátos lerakódásainak. Az expedíció eredményeként megalakult az Afar Karbonátkutató Konzorcium, amely a régió üledékeinek további kutatásának platformja. Egy fontos követő terepbejárás 2015. január végén kezdődött.
Afar: A Geological Laboratory
A Danakil-mélyedést nyugatról az Etiópiai-fennsík, keletről pedig a Danakil Horst, egy normál törések által határolt kiemelkedő földtömb határolja. A depresszió déli részén fekszik a híres Erta Ale-hegység, amely a világ egyik egyetlen lávatóját tartalmazza.
A mélyedésben található a távoli Dallol-medence – a Föld egyik legalacsonyabban fekvő szárazföldje, 130 méterrel a tengerszint alatt (lásd az 1. ábrát). A medencében a hőmérséklet egész évben a legmelegebbek közé tartozik a Földön. A Dallol egy vulkáni kaldera maradványaként forró forrásokkal, amelyekből sós víz bugyog, valamint gejzírekkel, kéndombokkal, sóoszlopokkal és savas medencékkel tarkított.
Az 1960-as és 1970-es években a kálisó bányászati műveletek és a francia Centre National de la Recherche Scientifique és az olasz Consiglio Nazionale delle Ricerche összehangolt tanulmányai előzetesen feltérképezték a Danakil-mélyedés üledékes jellemzőit. Azóta a földtudományi kutatások nagyrészt a tektonikára, a vulkanológiára és a geofizikára összpontosítottak, nem pedig a medence tektonikát és üledékképződést integráló analitikus vizsgálataira.
Ez a földrengésekre és vulkánokra való összpontosítás nem meglepő: Afar egyike az egyetlen olyan helyeknek a Földön, ahol a korai óceán fenekén zajló rifting a szárazföldre kúszik fel. A kontinentális sodródás elméletének kezdete óta a geológusok az Afar-háromszöget olyan tereplaboratóriumként használták, ahol a kontinentális és potenciálisan az óceáni hasadékok kialakulását részletesen tanulmányozhatták.
A korábbi kutatások összeállították ennek a hasadéknak a durva történetét. Körülbelül 30 millió évvel ezelőtt láva szivárgott ki a Föld repedéseiből, elborítva a szárazföldet és meghirdetve az Arábia és Afrika közötti szakadást. A kezdeti szakadási fázis után a háromszögben folytatódó hasadás több medencét alakított ki, amelyek később bezáródtak és üledékkel töltődtek fel.
A háromszög északi részén található törések, vulkánok és magmás gócok párhuzamosan futnak a Vörös-tenger regionális tektonikai trendjével . Az óceáni terjedési gerincek mentén megfigyeltekhez hasonló mágneses anomáliákat is tartalmaznak . A földtudósok előrejelzései szerint a régió a Föld legfiatalabb óceánjává válik.
Records of Early and Episodic Marine Flooding
A 2013-as terepvizsgálat során gyűjtött üledékminták elemzése arra utal, hogy a Dallol területét valamikor az elmúlt néhány százezer év során a Vörös-tenger borította. Ahogy a tengervíz ismételten elárasztotta a régiót, a Danakil-mélyedés szélei mentén változatos, karbonátban gazdag egységek rakódtak le, amelyek alatt vulkanikus kőzeteket fedtek el. A medence közepén 1000 méter vastagságú, egymást követő evaporit-sorozatok találhatók, amelyek a sósvizes medencék folyamatos párolgásáról és kiszáradásáról tanúskodnak.
A kutatócsoport konkrétan korallok és algák közti, korallzátonyoknak nevezett burjánzásokat tanulmányozott, amelyek azoknak az időszakoknak az emlékei, amikor a régiót a nyílt Vörös-tenger borította. Más, evaporitokban, mikrobiális zátonylerakódásokban és forró forráskarbonátokban gazdag rétegek azt mutatják, hogy ugyanazt a régiót különböző időszakokban hiperszalinos tavak (sósvizes medencék) borították (lásd a 2. ábrát). A korallzátonyok és a mikrobiális zátonyok között mindössze egy kéthéjú és egy csigafaj kagylós lerakódásait találták meg, ami annak jele, hogy ebben a régióban váltakoztak a korlátozott és a nyílt tengeri viszonyok időszakai.
A kutatócsoport által vizsgált tengeri lerakódások legalább négy egymás fölötti korallzátony egységből állnak. A kutatócsoport bizonyítékot talált olyan időszakokra, amikor peremzátonyok alakultak ki (lásd a 3. ábrát), amelyeket erodált rétegek választottak el, ami hosszú epizódokra utal, amikor nem történt új lerakódás, és lehetséges, hogy a levegőnek volt kitéve. A zátonykarbonátok közé beékelődött kiterjedt párolgási lerakódások további bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy az óceánok időszakosan kiszáradtak ebben a régióban.
Következő vizsgálatok
A vizsgált területről származó korallok és kéthéjú kagylók szén-14 (δ14C) és urán és tórium izotóparányain (230Th/234U) alapuló korábbi kormeghatározó vizsgálatok szerint e kövületek 230 000 és 24 000 év közötti korúak . Az új radioizotópos kormeghatározási eredmények segítenek a korlátozott és nyílt tengeri körülmények közötti váltakozás időzítésének nagyobb felbontásban történő behatárolásában, és összekapcsolják ezt a feljegyzést a relatív tengerszint-változásokkal.
Mikrobiális szőnyeglerakódásokat – kis sztromatolitokat és trombolitokat – találtak nemcsak zátonylejtő környezetében és korallzátony-üregekben, hanem ősi és újabb hiperszalin tavak peremén is. A tavat szegélyező forró forráskarbonátok és a sósvizes medencék lerakódásai arra utalnak, hogy hidrotermális tevékenység befolyásolta a régiót a mélyedés lezárása során. E jól feltárt mikrobiális lerakódások tanulmányozása lehetővé teszi a kutatócsoport számára, hogy jobban megértse, hogyan közvetítették a mikrobiális folyamatok a karbonátkiválást nyílt tengeri és hipersalin környezetben egyaránt.
A terepi adatok integrálása a geofizikai megfigyelésekkel lehetővé teszi annak megértését, hogy a medence egészére kiterjedően hogyan befolyásolták a környezeti ingadozások az üledékek lerakódását, és hogyan befolyásolták ezeket az üledékeket a tektonikus és magmás események.
Köszönet
Köszönjük a Freiburgi Egyetemnek, a Genti Egyetemnek és az Európai Tudományos Alapítvány Coldwater Carbonate Reservoir Systems in Deep Environments-European Research Network (COCARDE-ERN) támogatását. Köszönetet mondunk továbbá az Addis Abeba Egyetem Földtudományi Karának a terepmunka megkönnyítéséért.