Không phải động đất hay núi lửa - thứ ẩn sâu dưới lòng đất này mới là nguyên nhân khiến châu Phi đang tách đôi?

Một nghiên cứu mới cho thấy hoạt động núi lửa và chuyển động địa tầng dữ dội tại Thung lũng Tách giãn Đông Phi (East African Rift System - EARS) có thể bắt nguồn từ một siêu mảng nóng khổng lồ (superplume) nằm sâu dưới lớp ranh giới giữa lõi và lớp phủ Trái Đất - chứ không phải từ những mảng nhỏ, nông hơn như giả thuyết trước đây từng cho rằng.

Thung lũng EARS hiện được coi là hệ thống tách giãn lục địa lớn nhất hành tinh, đang dần xé châu Phi thành hai mảng địa chất. Nơi đây cũng được nhiều nhà khoa học coi là cái nôi của loài người. Tuy nhiên, cơ chế địa chất nào thực sự khiến phần lục địa này "nứt ra" vẫn còn nhiều tranh luận.

Để tìm lời giải, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Fin Stuart từ Đại học Glasgow (Vương quốc Anh) dẫn đầu đã phân tích tỷ lệ đồng vị của các khí trơ (noble gases) bị mắc kẹt trong magma - vốn có thể tiết lộ dấu hiệu vật chất từ sâu trong lòng Trái Đất. Ở lớp phủ trên, các khí này có xu hướng "thoát ra ngoài" theo thời gian, còn ở sâu hơn, tỷ lệ đồng vị vẫn giữ được như lúc Trái Đất mới hình thành.

Tuy nhiên, việc đo đạc chính xác là rất khó vì nguy cơ nhiễm tạp từ khí quyển. May mắn thay, các nhà nghiên cứu có thể tận dụng giếng khoan địa nhiệt thương mại để lấy mẫu từ sâu dưới lòng đất - tiết kiệm được chi phí nghiên cứu khổng lồ.

Nhóm nghiên cứu thu thập mẫu khí từ trường địa nhiệt Menengai ở Kenya, đồng thời so sánh với mẫu từ các suối nước nóng gần đó, khu vực Biển Đỏ ở phía bắc và Malawi ở phía nam. Kết quả cho thấy tỷ lệ đồng vị khí ở các địa điểm đều rất giống nhau, cho thấy nhiều khả năng chúng cùng xuất phát từ một nguồn chung sâu trong lòng Trái Đất, thay vì từ những mảng nóng riêng biệt.

Đáng chú ý, tỷ lệ này cũng trùng khớp với tỷ lệ khí từ đá núi lửa tại Hawai'i - vốn là ví dụ kinh điển của một mảng nóng siêu sâu (deep mantle plume). Trong khi đó, các mẫu khí từ Nam Phi lại có tỷ lệ khác biệt đáng kể, cho thấy nguồn gốc nông hơn.

“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy có một khối đá khổng lồ, siêu nóng, xuất phát từ ranh giới giữa lõi và lớp phủ Trái Đất, nằm dưới Đông Phi. Chính khối vật chất này đang đẩy tách các mảng kiến tạo và nâng cao độ cao toàn khu vực, khiến phần lớn châu Phi cao hơn mức trung bình hàng trăm mét,” giáo sư Stuart cho biết.

Nói cách khác, nghiên cứu này cung cấp bằng chứng địa hóa học mạnh mẽ nhất từ trước tới nay cho giả thuyết về sự tồn tại của "Siêu mảng nóng châu Phi" (African Superplume) - một dòng vật chất khổng lồ và dày đặc đang nổi lên từ ranh giới sâu nhất của lớp phủ Trái Đất, đủ sức thay đổi địa hình toàn lục địa.

Ngoài ý nghĩa địa chất, khu vực này còn có giá trị kinh tế lớn: gần 50% điện năng tại Kenya hiện được sản xuất từ năng lượng địa nhiệt - chính nhờ vào dòng nhiệt khổng lồ này. Các nước trong khu vực đang tìm cách mở rộng khai thác, thậm chí xuất khẩu điện.

Nghiên cứu đã được công bố dưới dạng truy cập mở trên tạp chí Geophysical Research Letters.

Anh Việt