東アフリカ大地溝帯

東アフリカの地図。歴史的に活動していた火山（赤い三角形）とアファール三角（中央の網掛け部分）が描かれている。アファール三角は、アラビアプレートとアフリカプレートの2つの部分（ヌビアプレートとソマリプレート）が東アフリカリフトゾーンに沿って分裂し、3つのプレートが互いに離れていく、いわゆる三重会合点（または三重点）である。
主要なリフト断層、プレート、プレート境界、隣接ブロック間のGPSプレート速度、最小水平応力方向

東アフリカ地溝帯（EAR）または東アフリカ地溝帯（EARS ）は、東アフリカにある活発な大陸地溝帯です。EARは、2200万年から2500万年前の中新世の初め頃から発達し始めました。[ 1 ] EARは、かつて大地溝帯として知られ、北はアナトリアとしても知られる小アジアまで広がる、より大規模な地溝帯の一部であると考えられています。

リフトは狭い帯状の領域で、発達中の発散型プレート境界であり、アフリカプレートがソマリプレートとヌビアプレートと呼ばれる2つのプレートに分裂している。分裂速度は年間8～9 mm（0.31～0.35インチ）である。[ 2 ]リフトシステムは3つのマイクロプレートで構成され、北はビクトリアマイクロプレート、南はロブママイクロプレートとルワンドマイクロプレートである。ビクトリアマイクロプレートはアフリカプレートに対して反時計回りに回転している。この回転は、EARSにおける力学的に弱いリソスフェア領域と強いリソスフェア領域の構成によって引き起こされる。[ 3 ] [ 4 ]

アフリカの五大湖の多くはリフトバレー内にあります。

範囲

東アフリカ地溝帯は、一連の異なる地溝盆地で構成され、数千キロメートルにわたって広がっています。[ 5 ]アファール三重会合点の北では、地溝帯は西は紅海地溝帯、東はアデン湾のアデン海嶺までの2つの経路を辿っています。

アファール三重会合点から南に向かうと、EARは2つの主要な支流に分かれる。東部リフトバレー（グレゴリーリフトとも呼ばれる）は、エチオピア大地溝帯を含み、アファール三重会合点から南下し、ケニア大地溝帯として南下してタンザニア北部に至る[ 6 ]。西部リフトバレーには、コンゴ民主共和国、ウガンダ、ルワンダ、ブルンジをルジジ平原を通って横断するアルバーティーン地溝帯が含まれ、さらに南下するとタンザニア、ザンビア、マラウイ湖の谷、モザンビークに至る[ 7 ]。

地溝はモザンビーク沖合までケリンバ地溝とラセルダ地溝に沿って続いており、これらは、西ソマリ盆地を横切りタンザニアとモザンビークの国境にまたがる長さ2,200 km (1,400 mi) の残存断裂帯であるデイビー海嶺でつながっています。[ 6 ]デイビー海嶺は幅が30～120 km (19～75 mi) で、その南半分に沿って西向きの崖 (東に急なアーチ) があり、海底から 2,300 m (7,500 ft) の高さまで上昇しています。[ 6 ] [ 8 ]その動きは EAR と同時です。[ 9 ]

地質進化に関する競合する理論

長年にわたり、東アフリカ地溝帯の進化を解明しようと多くの理論が提唱されてきました。1972年には、EARは地殻活動ではなく、地殻密度の差によって引き起こされたという説が提唱されました。1990年代以降、EARの下にマントルプルームが存在するという証拠が見つかっています。[ 10 ]また、アフリカ・スーパープルームがマントルの変形を引き起こしているという説も提唱されています。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]深部マントルプルームの影響は重要な仮説ですが、その位置やダイナミクスは十分に解明されておらず、現在も活発な研究が行われています。[ 14 ]この問題は依然として議論の的となっています。

エムリーら（2018） [ 15 ]が開発した剪断速度（Vs）モデルの4つの異なる深度スライスの地図。Vsが低い領域（赤色に近い色）の形状は、マントル内のより高温の構造を示唆している。特徴的な4番目の地図は、410km不連続面下の深度を示しており、Vsが急峻に上昇している（全体的に青みがかっている）が、それでも東アフリカリフトの基盤におけるプルームの痕跡を示している。白いボックス内の10°N、40°EにおけるVsの垂直プロファイルは、深度とともに速度が増加することと、410km不連続面の影響を示している。

最も最近かつ広く受け入れられている見解は、2009年に提唱された理論である。すなわち、マグマ活動とプレートテクトニクスは相互にフィードバックし合い、斜めのリフト条件によって制御されているというものである。この理論によれば、リソスフェアの薄化は火山活動を引き起こし、貫入や多数の小さなプルームといったマグマプロセスをさらに増加させる。これらのプロセスは飽和地域のリソスフェアをさらに薄くし、薄化したリソスフェアは中央海嶺のような挙動を示す。[ 12 ]海洋地質学者のキャスリーン・クレインによると、このリフトは最終的に東アフリカを大陸から分離させる可能性があるが、その可能性は数千万年かかる可能性がある。[ 16 ]

亀裂の進化に関するより広範な理解に貢献する研究は、同位体地球化学、地震トモグラフィー、地球力学モデリングの技術に分類できます。

同位体地球化学

エチオピア溶岩群の多様な地球化学的特徴は、プルームの起源が複数あることを示唆している。少なくとも1つは深部マントル起源であり、もう1つは大陸下リソスフェア内から由来している。[ 17 ]これに沿って、2014年の研究では、 EARで採取された捕獲岩と溶岩サンプルの希土類同位体の地球化学的特徴を比較している。その結果、「リフト全体に共通する」スーパープルームと、大陸下型または中央海嶺型の別のマントル物質源が共存していることが裏付けられている。[ 18 ]

地震トモグラフィー

地震トモグラフィーという地球物理学的手法は、地殻より深部の地球地下構造を調査するのに適したツールです。これは、世界中で記録された地震データを再現する地球内部の速度をモデル化する逆問題手法です。近年のP波およびS波速度のトモグラフィー地球モデルの改良は、EAR北東部の下部マントルから湧き上がるスーパープルームが、より小規模なプルームを上部マントルに供給していることを示唆しています。[ 19 ] [ 20 ]

地球力学モデリング

地質学的および地球物理学的指標（同位体比や地震波速度など）と並行して、コンピュータベースの地球力学モデルを用いて仮説を検証することも有益である。プルームと地殻の結合に関する3次元数値地球力学モデルは、タンザニアクラトン周辺のEARの左右非対称性を再現することができた。[ 21 ]プルーム誘発性大陸分裂の数値モデル化は、地殻リフティングとそれに続くリソスフェア分裂、および上部マントルプルームの各段階間の湧昇という、2つの異なる段階を示している。[ 22 ]

地質学的進化

リフト形成に先立ち、巨大な大陸洪水玄武岩が噴火し、エチオピア高原、ソマリア高原、東アフリカ高原が隆起した。EARリフト形成の第一段階は、リフトの局所化とリフト帯全体にわたるマグマ活動によって特徴づけられた。伸張期と比較的不活発な時期が交互に繰り返された。また、先カンブリア時代の地殻の脆弱部の再活性化、複数のクラトンからなる縫合帯の形成、大規模な境界断層に沿った変位、そして深部非対称盆地の形成も見られた。[ 5 ]リフト形成の第二段階は、大規模な境界断層の不活性化、内部断層セグメントの形成、そしてリフトへのマグマ活動の集中によって特徴づけられた。

現在、東アフリカリフトシステムの狭いリフトセグメントは、局所的な歪み帯を形成しています。これらのリフトは、あらゆる地殻リフトゾーンに共通する多数の正断層の作用によって形成されています。前述のように、リフトセグメントの一部は、大量のマグマ活動と大陸性洪水玄武岩によって特徴づけられていますが、西側分枝など他のセグメントでは、火山岩の量はごくわずかです。[ 14 ]

岩石学

アルバティーン・リフトを描いた人工コンピューターレンダリング
東アフリカ地溝帯の西支脈を形成するアルバーティーン地溝帯の人工的な再現図。背景から前景にかけて、アルバート湖、ルウェンゾリ山脈、エドワード湖、火山性のヴィルンガ山脈、キブ湖、タンガニーカ湖北部が見える。

アフリカ大陸の地殻は概して冷たく強固である。タンザニア・クラトンやカープヴァール・クラトンなど、アフリカ大陸全土に多くのクラトンが分布している。これらのクラトンは厚く、数十億年の間、ほとんど地殻変動の影響を受けずに存続してきた。緑色岩帯、トーナル岩、その他の高度変成岩質を特徴とする。これらのクラトンは鉱物資源の面で極めて重要であり、金、アンチモン、鉄、クロム、ニッケルなどの主要鉱床が存在する。[ 23 ]

漸新世には大量の大陸洪水玄武岩が噴火し、その大部分は紅海とアデン湾の開渠期（約3000万年前）に発生した。[ 11 ] [ 14 ]火山岩の組成は、超アルカリ性岩石からソレアイト質岩石、珪長質岩石まで連続している。この組成の多様性は、マントル起源地域の違いによって部分的に説明できる可能性が示唆されている。EARはまた、古代の盆地に堆積した古い堆積岩を貫いている。[ 24 ]

火山活動と地震活動

東アフリカリフトゾーンには、キリマンジャロ山、ケニア山、ロンゴノット山、メネンガイ・クレーター、カリシンビ山、ニイラゴンゴ山、メルー山、エルゴン山、そしてタンザニアのクレーター高地など、数多くの活火山と休火山が含まれています。これらの山々のほとんどはリフトバレーの外側にありますが、EARによって形成されました。[ 24 ]

EAR火山活動の著名な活火山としては、エルタ・アレ、ダラフィラ（ガブリ、アル・ダラフィラとも呼ばれる）、ヘイリ・グッビ（2025年に噴火）、オル・ドイニョ・レンガイなどがある。エルタ・アレはエチオピア北東部のアファール地方にある玄武岩質の盾状火山で、少なくとも1967年から継続的に活動しており、[ 25 ]少なくとも1906年から山頂の溶岩湖が記録されている。 [ 26 ]ダラフィラの2008年の噴火は完新世開始以降の唯一の記録された活動であり、[ 27 ]エチオピア史上最大の噴火記録である。オル・ドイニョ・レンガイは現在、地球上で唯一の活ナトロカーボナタイト火山である。[ 28 ]マグマにはほとんどシリカが含まれない。典型的な溶岩流の粘度は100 Pa⋅s未満であり[ 29 ] 、これは26℃（79℉）のオリーブオイルに匹敵する。完新世開始以降に活動していたとされるEAR関連の火山構造には、エチオピアに約50ヶ所、[ 5 ]ケニアに17ヶ所、タンザニアに9ヶ所ある。

EARは現在地球上で最も地震活動が活発なリフトシステムである。地震の大部分はアファール低地付近で発生し、最大の地震は通常、主要な境界断層沿いまたはその付近で発生する。[ 14 ]過去1世紀の地震の最大モーメントマグニチュードは7.0と推定されている。地震活動はリフトシステムと平行に発生し、浅い震源深度はリフト軸下12～15km（7.5～9.3マイル）である。リフト軸から離れた場所では、震源深度は30km（19マイル）以下となることがある。[ 14 ] [ 30 ]発震機構は北東方向に走っており、しばしば通常の上下ずれ断層運動を示すが、左横ずれも観測されている。[ 5 ]

気候への影響

東アフリカ大地溝帯は、地域的、大陸的、さらには地球規模の気候に影響を及ぼしている。エチオピア高原やケニア高原などの標高の高い地域は、東アフリカの半乾燥地帯から乾燥地帯の低地の中で降雨量が多いホットスポットとなっている。[ 31 ]ビクトリア湖などの、地溝帯内に形成される湖は、地域の気候に大きな影響を与えている。[ 32 ]これらの湖は水蒸気の発生源であり、東アフリカの広い範囲の天候に影響を与える湖風の形成にもつながる。ケニア北部のトゥルカナ海峡やザンベジ川流域など、地溝帯内の東から西に伸びる河川流域は、低層の偏東風を集中させ、中央アフリカに向けて加速させる。[ 33 ]これにより、東アフリカはそうでない場合よりも乾燥し、コンゴ盆地の熱帯雨林の降雨量が多いことにもつながっている。[ 34 ]東西の谷の形成は、数百万年にわたる東アフリカの乾燥化にとって重要な意味を持つ可能性がある。 [ 34 ]

EARSによって形成された障壁は、モンスーン風（ソマリアジェットとして知られる）を西インド洋に集中させます。[ 35 ]ソマリアジェットはインドモンスーン中の多雨のための水蒸気を供給し、 [ 36 ]ハドレー循環の下枝における全球の赤道横断大気質量フラックスの約半分を占めています。[ 37 ]

人類進化における発見

東アフリカのリフトバレーには、人類の進化を研究できる人類化石が豊富に埋まっている。[ 5 ] [ 38 ]急速に浸食された高地が堆積物で谷を埋め尽くし、遺骨の保存に適した環境が整えられた。人類学者ドナルド・ヨハンソンが発見した300万年以上前のアウストラロピテクスの部分骨格「ルーシー」など、現代人の祖先である複数の人類化石の骨がここで発見されている。リチャード・リーキーとメアリー・リーキーもこの地域で重要な研究を行っている。[ 39 ] 2008年には、さらに2体の人類化石の祖先がここで発見された。エチオピア東部のアファール地溝帯で発見された 1000万年前の類人猿、チョロラピテクス・アビシニクスと、同じく1000万年前のナカリピテクス・ナカヤマイである。[ 40 ]

参照

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南緯3度00分 東経35度30分 / 南緯3.0度、東経35.5度 / -3.0; 35.5

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