Een nieuwe studie uitgevoerd door onderzoekers van het Instituut voor Aardwetenschappen Jaume Almera van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (ICTJA-CSIC) heeft de effecten van de lithosferische structuur op de topografie van het gebied van de Straat van Gibraltar kunnen beschrijven. Dit nieuwe onderzoek toont de diepe structuur van de plaatgrens tussen Afrika en Eurazië over de Gibraltar Arc. Het beschrijft de verdeling van de dichtheid, temperatuur en samenstelling van de lithosfeer en sublithosfeer (tot 400 km diep).

De studie, onlangs gepubliceerd in Journal of Geophysical Research:Solid Earth , schat dat de topografie van de Straat van Gibraltar in het orogene gebied van de Betics en de Rif met 1500 meter zakt en verband houdt met de subductie in de Gibraltar Arc-regio.

"We hebben de lithosferische geometrie kunnen beschrijven en sublithosferische anomalieën van temperatuur en dichtheid kunnen identificeren en deze kunnen koppelen aan hun topografische effecten op het oppervlak, in het gebied van de Straat van Gibraltar en de Zee van Alborán, " zei Ivone Jiménez-Munt, een onderzoeker bij de ICTJA-CSIC en eerste auteur van de studie.

"De verdikking van de lithosfeer onder het Betics en Rif tektonische domein is verbonden met de subductie van de Iberische plaat, zichtbaar in de seismische tomografie. We schatten dat het gewicht van deze lithosferische plaat die in de mantel zakte, de topografie van de Straat van Gibraltar met ongeveer 1500 m naar beneden heeft getrokken, zei Jiménez-Munt.

"Het laatste deel van deze bodemdaling zou verantwoordelijk kunnen zijn voor het opnieuw verbinden van de Atlantische Oceaan en de Middellandse Zee, wat leidde tot de overstroming van de Middellandse Zee na de Messiaanse zoutcrisis, ", stellen onderzoekers in het artikel.

Het nieuwe model dat in deze studie wordt voorgesteld, construeert de lithosferische structuur langs een 945 km lang geotransect, een profiel dat zich uitstrekt van het zuiden van het Zuid-Iberische Massief tot aan de Anti-Atlas, het oversteken van de Betics-Rif orogeen, de Straat van Gibraltar, en het Atlasgebergte. Het studiegebied is het resultaat van de convergentie tussen de Afrikaanse plaat, op weg naar het noorden, en de Iberische plaat.

Het werk vertoont significante variaties op de grens tussen de lithosfeer, de buitenste aardlaag die de korst en een deel van de bovenste mantel omvat, en de asthenosfeer, een dichtere en meer vloeibare laag van de mantel, waarover de lithosfeer beweegt. Onder het Betics- en Rifgebergte bereikt de grens tussen lithosfeer en asthenosfeer zijn maximale waarden, ongeveer 220 en 260 km diep, respectievelijk.

De onderzoekers ontwikkelden dit model met behulp van de nieuwe LitMod2D _2.0-modelleringscode die petrologische (chemische samenstelling van de mantel) integreert, geofysisch (gravimetrie, geoïde, hittegolf, topografie) en bestaande seismische gegevens.

"Terwijl we het model aan het ontwikkelen waren, we vonden moeilijkheden bij het passen van alle waarneembare. We hebben afwijkingen gedetecteerd in de geoïde en gravimetrische gegevens, " zei Ivone Jiménez-Munt. "De geoïde is erg gevoelig voor anomalieën in diepe dichtheid, " voegde ze eraan toe. Deze mismatches konden alleen worden verklaard door de aanwezigheid van de subductieplaat van de Iberische plaat onder de Alboranzee ten oosten van het bestudeerde profiel.

"We denken dat deze koudere en zwaardere zinkende plaat enige invloed kan hebben op de gedetecteerde anomalie van de geoïde, " zei Jiménez-Munt. Onderzoekers hebben een lichaam met dezelfde geochemische samenstelling als de Iberische plaat en kouder dan de omringende asthenosfeer in het model opgenomen. Ze waren vervolgens in staat om de waarneembare objecten te passen. "Deze sublithosferische anomalie die in het model is verwerkt, simuleert de subductieplaat . Door de dichtheid te schatten, we konden het effect ervan op het oppervlak simuleren, " legde Jiménez-Munt uit.

Het onderzochte gebied is complex. "Dit is de plaatgrens tussen Afrika en Eurazië, maar in dit gebied de grens is diffuus en produceert een groot vervormingsgebied. Vroeger, deze grens was aan het springen tussen het zuiden van het Iberisch schiereiland en het noorden, in de Pyreneeën, en wordt momenteel verdeeld tussen de Betics en Noord-Afrika. Hoewel het een convergente grens is, er waren perioden van verlenging, en de hypothese dat het een boogvormige subductie is, wordt sterker; dat is, een subductie die wordt gekenmerkt door het "afbreken" van de subductieplaat van het bovenste deel van oost naar west, ", zegt Jiménez-Munt.

Montserrat Torné, Manel Fernandez, Jaume Verges, Ajay Kumar, Alberto Carballo en Daniel García-Castellanos zijn de andere ICTJA-CSIC-onderzoekers die bij dit onderzoek betrokken zijn.