Triunghiul Afar din nordul Etiopiei este unul dintre cele mai dure și mai îndepărtate medii de pe Pământ. Această zonă activă din punct de vedere tectonic conține o evidență a continentelor care s-au despărțit; episoade de mări care au inundat continentul; și rămășițele recifelor de corali, a covoarelor microbiene și a altor depozite de apă sărată pe măsură ce mările s-au desecat periodic în bălți de saramură și pământ uscat.
Investigațiile din trecut au scos la iveală dovezi că această regiune ar putea deveni cel mai tânăr ocean de pe Pământ. Înțelegerea înregistrărilor sedimentare din această regiune ar putea deține indicii despre viitoarele inundații și formarea de carbonați în medii extreme.
În octombrie 2013, oamenii de știință de la Universitatea Addis Ababa (Etiopia), Universitatea din Fribourg (Elveția) și Universitatea Ghent (Belgia) au făcut echipă pentru a afla mai multe despre istoria Depresiunii Danakil din partea de nord a Triunghiului Afar. Mai exact, echipa a examinat sedimentele, inclusiv terase antice de recif de corali franjuri și covoare microbiene fosilizate care au fost acoperite de depozite de saramură (evaporite) formate în urma evaporării oceanelor și lacurilor. De atunci, echipa s-a străduit să examineze și să înțeleagă această secvență de roci sedimentare și mediile din trecut care le-au format.
Din câte știe echipa, aceasta este prima revizitare a depozitelor carbonatice din nordul Afar în aproape o jumătate de secol. Ca urmare a acestei expediții, a fost format Consorțiul de cercetare a carbonatelor din Afar, ca o platformă pentru continuarea cercetărilor asupra sedimentelor din regiune. O importantă expediție de monitorizare pe teren a început la sfârșitul lunii ianuarie 2015.
Afar: Un laborator geologic
Depresiunea Danakil este mărginită la vest de Platoul Etiopian și la est de Horstul Danakil, un bloc de pământ ridicat delimitat de falii normale. În partea sudică a depresiunii se află faimosul lanț Erta Ale, care conține unul dintre singurele lacuri de lavă din lume.
Depresiunea prezintă bazinul îndepărtat Dallol – una dintre cele mai joase altitudini ale terenurilor de pe Pământ, la 130 de metri sub nivelul mării (a se vedea figura 1). Bazinul are, de asemenea, temperaturi pe tot parcursul anului care sunt printre cele mai ridicate de pe planetă. Rămășițele unei căldări vulcanice, Dallol este presărat cu izvoare fierbinți care bolborosesc cu saramură, precum și cu gheizere, movile de sulf, stâlpi de sare și bazine acide.
În anii 1960 și 1970, operațiunile miniere de extracție a potasei și studiile coordonate de Centre National de la Recherche Scientifique din Franța și Consiglio Nazionale delle Ricerche din Italia au cartografiat preliminar caracteristicile sedimentare ale Depresiunii Danakil . De atunci, cercetările în domeniul științelor geologice s-au axat în mare parte pe tectonică, vulcanologie și geofizică, mai degrabă decât pe studii analitice ale bazinului care integrează tectonica și sedimentarea.
Acest accent pe cutremure și vulcani nu este surprinzător: Afar este unul dintre singurele locuri de pe Pământ unde riftingul de pe fundul unui ocean timpuriu se strecoară pe uscat. Încă din primele zile ale teoriei derivației continentale, geologii au folosit Triunghiul Afar ca un laborator de teren în care debutul riftingului continental și, potențial, oceanic ar putea fi studiat în detaliu.
Cercetarea anterioară a reconstituit o istorie aproximativă a acestui rifting. Cu aproximativ 30 de milioane de ani în urmă, lava s-a scurs din crăpăturile Pământului, acoperind pământul și anunțând despărțirea dintre Arabia și Africa . După o fază inițială de dezagregare, riftingul continuat în triunghi a format mai multe bazine care mai târziu s-au închis și s-au umplut cu sedimente.
Faliile, vulcanii și digurile magmatice din partea de nord a triunghiului sunt paralele cu tendința tectonică regională a Mării Roșii . Ele conțin, de asemenea, o înregistrare de anomalii magnetice similare cu cele observate de-a lungul crestelor de răspândire oceanice . Geologii estimează că regiunea este pe cale să devină cel mai tânăr ocean de pe Pământ.
Registrări de inundații marine timpurii și episodice
Analiza probelor sedimentare colectate în timpul studiului de teren din 2013 sugerează că zona Dallol a fost acoperită de Marea Roșie la un moment dat în ultimele câteva sute de mii de ani. Pe măsură ce apa de mare a inundat în mod repetat regiunea, diverse unități bogate în carbonat s-au depus de-a lungul marginilor Depresiunii Danakil, acoperind rocile vulcanice de dedesubt. În centrul bazinului se află secvențe succesive de evaporite cu grosimea de 1000 de metri, mărturie a evaporării și desecării constante a bazinelor de saramură.
În mod specific, echipa a studiat intercalațiile de corali și alge numite recife de coralgal, relicve ale perioadelor în care regiunea era acoperită de Marea Roșie deschisă. Alte straturi bogate în evaporite, depozite de recifuri microbiene și carbonați de izvoare calde arată că aceeași regiune a fost acoperită de lacuri hipersaline (bazine cu apă sărată) în diferite perioade de timp (vezi figura 2). Între recifurile coraligale și microbiene, au fost găsite depozite de scoici ale unei singure specii de bivalve și ale unei singure specii de gasteropode, semne că această regiune a alternat între perioadele de condiții marine restrânse și cele deschise.
Depozitele marine studiate de echipă constau din cel puțin patru unități coraligale suprapuse. Echipa a găsit dovezi ale unor perioade în care s-au format recife franjurate (vezi figura 3), separate de straturi erodate, sugerând episoade lungi în care nu au avut loc noi depuneri și o posibilă expunere la aer. Depozitele extinse de evaporat intercalate între carbonații de recif oferă o dovadă suplimentară că oceanele s-au uscat periodic în această regiune.
Studii viitoare
Studii anterioare de datare pe baza carbonului-14 (δ14C) și a rapoartelor izotopice ale uraniului și toriului (230Th/234U) ale coralilor și bivalvelor din zona de studiu au sugerat că aceste fosile au o vechime cuprinsă între 230.000 și 24.000 de ani . Noile rezultate ale determinării vârstei radioizotopice vor ajuta la constrângerea momentului alternanței dintre condițiile marine restrânse și cele deschise la rezoluții mai mari și vor lega această înregistrare de schimbările relative ale nivelului mării.
În plus, depozite de maturi microbiene – mici stromatolite și trombolite – au fost găsite nu numai în mediile de pe panta recifului și în cavitățile recifului coraligen, ci și la marginile lacurilor hipersaline vechi și mai recente. Carbonații de izvoare fierbinți care mărginesc depozitele lacurilor și ale bazinelor de apă sărată sugerează că activitatea hidrotermală a influențat regiunea în timpul închiderii depresiunii. Studierea acestor depozite microbiene bine expuse va permite echipei să înțeleagă mai bine modul în care procesele microbiene au mediat precipitarea carbonaților atât în mediile marine deschise, cât și în cele hipersaline.
Integrarea datelor de teren cu observațiile geofizice va oferi o înțelegere la nivelul întregului bazin a modului în care fluctuațiile de mediu au influențat depunerea sedimentelor și a modului în care aceste sedimente au fost influențate de evenimentele tectonice și magmatice.
Recunoștințe
Le mulțumim Universității din Fribourg, Universității Ghent și Fundației Europene de Știință Coldwater Carbonate Reservoir Systems in Deep Environments-European Research Network (COCARDE-ERN) a Fundației Europene de Știință pentru sprijinul acordat. De asemenea, mulțumim Școlii de Științe ale Pământului a Universității Addis Abeba pentru facilitarea muncii pe teren.
.