För cirka 200 miljoner år sedan hade jorden bara en kontinent som hette Pangea. Gradvis sönderföll denna enorma landmassa till mindre kontinenter och dagens tektoniska plattor när superkontinenten splittrades och nya hav bildades.
"När Pangea splittrades flyttade de afrikanska och sydamerikanska kontinenterna bort från varandra, och Atlanten föddes. Vår forskning visar nya detaljer om exakt hur denna process av kontinental riftning fungerade”, säger professor Trond H. Torsvik från Universitetet i Oslos geovetenskapliga avdelning.
Forskargruppen satte sig för att utforska utvecklingen av södra Atlanten och hur de afrikanska och sydamerikanska plattorna splittrades under kritaperioden. De har publicerat sina resultat i den prestigefyllda tidskriften Nature Communications.
"Vi visar hur jordens mantel – det steniga skalet under jordskorpan – började deformeras när superkontinenten Pangea började spricka. Hett material från djupet av jorden steg upp och skapade kupoler under Sydamerika och Afrika. Det var värmen från mantelplymerna som orsakade att Pangea spricker och delade kontinenterna Afrika och Sydamerika”, säger biträdande professor Reidun Myklebust från Universitetet i Oslo.
Projektet heter SPLIT AFRICA och finansierades av Norges forskningsråd. Teamet bestod av geologer och geofysiker från Universitetet i Oslo, Norska Polarinstitutet, Norges Geologiske Undersøkelse (Norges Geologiske Undersøkelse) och flera universitet i Brasilien och Storbritannien.
Avslöjar krafterna som spelar djupt under jordens yta
Pangea samlades under den sena paleozoiska eran (ca 335–300 miljoner år sedan) och började brytas upp för cirka 175 miljoner år sedan. När splittringen av superkontinenten började flyttade de afrikanska och sydamerikanska plattorna bort från varandra och Atlanten började bildas.
Öppningsprocessen varade i cirka 130 miljoner år och involverade omfattande deformation av jordskorpan och magmatism. Forskargruppen använde seismisk tomografi – en teknik som liknar en medicinsk datortomografi, men med seismiska vågor istället för röntgenstrålar – för att avbilda jordens nuvarande struktur under Sydamerika och Afrika och få insikt i förhållanden och processer som inträffade under rivning .
Bilderna ger en detaljerad bild av djupa jordstrukturer under Sydamerika och Afrika. De avslöjar de djupa rötterna av den afrikanska och sydamerikanska kontinentala litosfären, jordskorpans tjocklek och natur, Mohos djup och topografi (gränsen mellan skorpan och manteln), strukturen och egenskaperna hos den övre manteln, och i vilken utsträckning manteln har ersatts av hett uppströmmande material från djupet av jorden.
"Vi hittade betydande skillnader mellan den sydamerikanska och afrikanska sidan av södra Atlanten. Kontinentalskorpan under Sydamerika är mycket tjockare än under Afrika, och vi kan se att en större del av manteln har ersatts av hett uppsvällande material under Sydamerika”, säger forskaren Anne-Marie Weidle, som arbetar vid Universitetet i Oslo. och utförde all seismisk avbildning för denna studie.
Hur jordens struktur styr kontinentala sprickor
Strukturen på jordens övre mantel innehåller viktiga ledtrådar till de processer som styrde den kontinentala sprickningen. Litosfären är den yttersta stela delen av jorden, och den beter sig elastiskt på korta tidsskalor. Men på geologiska tidsskalor kan litosfären deformeras och flyta som en trögflytande vätska på grund av de höga temperaturerna i jordens inre.
Forskarna jämförde sina observationer av den djupa jordstrukturen med resultat från numeriska modeller som simulerar processen för kontinental uppbrytning. Dessa simuleringar visar att litosfärens tjocklek och temperaturstruktur spelar en viktig roll för att lokalisera deformationen, och modellerna indikerar att den heta uppströmmande manteln företrädesvis lokaliserade deformation i svagare zoner inom den kontinentala litosfären.
Den svaga zonen i Sydamerika som lokaliserad deformation är fortfarande synlig idag som Paraná-bassängen. Denna sedimentära bassäng bildades efter kontinental uppdelning och är en viktig region för energiutforskning.
"De strukturer och processer som vi hittar kan ses som ett naturligt laboratorium som hjälper oss att bättre förstå kontinentala upplösningar i allmänhet, vilket har implikationer för att förstå bildandet och upplösningen av andra kontinenter och havsområdena", säger Torsvik.
