2005年9月,埃塞俄比亞阿法爾地區(qū)發(fā)生了一連串的地震,人們震驚地發(fā)現(xiàn),地面上出現(xiàn)了一道裂縫,在不到兩周的時(shí)間里,它就延伸到了大約60公里,其最大寬度可以達(dá)到8米左右。
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在后續(xù)的研究中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),此次事件的主因是一次"巖墻侵入",其原理通俗點(diǎn)講就是,地下的巖漿在壓力驅(qū)使下,像一把楔子一樣強(qiáng)行擠入地殼的裂縫中,把兩側(cè)的巖石硬頂開,進(jìn)而在地表形成了突然出現(xiàn)的裂縫。
實(shí)際上,這只是一個(gè)比它宏大得多的事件中的一個(gè)小插曲,什么事件呢?我們可以將其概括為:一道長(zhǎng)達(dá)3000多公里的裂縫,正在將非洲撕裂,一片新海洋正在悄然形成。
這道巨大的裂縫就是東非大裂谷,其全長(zhǎng)超過了3000公里,它有兩條主要分支,分別被稱為東部裂谷和西部裂谷。
前者由埃塞俄比亞裂谷、肯尼亞裂谷和坦桑尼亞裂谷組成,沿著非洲東部一路延伸,從紅海和亞丁灣附近一直貫穿到莫桑比克,后者則包括阿爾伯特裂谷和馬拉維湖裂谷,整體分布在更偏西的位置,自烏干達(dá)向南延伸,直到贊比亞一帶。
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早在19世紀(jì),科學(xué)家就已經(jīng)注意到東非存在一條異常狹長(zhǎng)且連續(xù)的低地帶,而且其兩側(cè)地勢(shì)明顯不同,他們當(dāng)時(shí)就意識(shí)到,這不是普通的侵蝕地貌,而是地殼結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。
在此之后,隨著地質(zhì)學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家開始通過巖石和斷層來重建這里的歷史。
他們發(fā)現(xiàn),裂谷兩側(cè)的巖層在時(shí)間和組成上原本是連續(xù)的,但現(xiàn)在卻被錯(cuò)開了,這說明這里曾經(jīng)是完整的一體,后來被拉開,斷層面上的滑動(dòng)痕跡、巖石的變形方式,都在指向同一個(gè)結(jié)論,那就是:這里的地殼正在被撕裂。
為什么會(huì)這樣呢?原因具體來講就是,地球的巖石圈并非一整塊,而是由若干塊大小不等的板塊拼接而成,這些板塊“漂浮”在更深處的軟流層上,以極其緩慢的速度相互移動(dòng)。
而板塊之間的邊界,就是地質(zhì)活動(dòng)最為活躍的地方,有的地方板塊相互擠壓碰撞,形成山脈和海溝,有的地方板塊相互分離,地殼被拉伸、變薄,最終裂開,而東非大裂谷就是屬于后一種情況,在這里,非洲板塊和索馬里板塊正在緩慢地相互遠(yuǎn)離,從而導(dǎo)致了這條巨大裂縫的產(chǎn)生。
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引人注目的是,近些年的研究表明,在這兩個(gè)板塊分離的背后,其實(shí)存在著一個(gè)強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力:地幔柱。
在地幔深處,某些區(qū)域溫度異常偏高,這些高溫物質(zhì)密度較小,會(huì)緩慢向上浮動(dòng),就像熱水在鍋里往上涌一樣,當(dāng)這股熱流從深處一路上涌,頂?shù)降貧さ撞繒r(shí),就會(huì)持續(xù)加熱上方的巖石,并對(duì)其施加向上的壓力和扭曲的力矩,從而使地殼持續(xù)發(fā)生變形和撕裂。
實(shí)際上,東非大裂谷下方就存在著一個(gè)大型地幔柱,它在漫長(zhǎng)的時(shí)間里一直在持續(xù)作用著這里的地殼,為裂谷的擴(kuò)張?zhí)峁┝藦?qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力。
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這個(gè)地幔柱的存在,不是憑空猜測(cè)出來的,而是有證據(jù)支撐。最直接的是地震層析成像,這項(xiàng)技術(shù)的原理類似于醫(yī)學(xué)上的CT掃描,即:當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ诖┻^巖石時(shí),遇到溫度不同、密度不同的區(qū)域時(shí),其傳播速度會(huì)發(fā)生變化。
通過在地表大量布置地震儀,記錄從世界各地傳來的地震波,科學(xué)家可以反推地下深處的結(jié)構(gòu),"看見"地下深處的情況。
科學(xué)家用這種方法掃描東非大裂谷下方時(shí),發(fā)現(xiàn)了一片地震波傳播明顯偏慢的異常區(qū)域,它從地幔深處一直延伸到地殼底部,與地表裂谷的位置高度吻合,而地震波偏慢,就意味著對(duì)應(yīng)的巖石溫度更高、密度更低,這正是地幔柱的典型特征。
除此之外,火山巖的化學(xué)成分也提供了重要支持。科學(xué)家對(duì)東非大裂谷沿線的火山巖進(jìn)行同位素分析之后發(fā)現(xiàn),其中某些稀有同位素的比例與淺層地殼熔融產(chǎn)生的巖漿明顯不同,但與來自地幔深處的物質(zhì)幾乎一致。
在過去的日子里,科學(xué)家在東非大裂谷兩側(cè)的巖床上部署了大量高精度GPS接收器,以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)它們之間的相對(duì)位置變化。
多年來的數(shù)據(jù)顯示,裂谷兩側(cè)一直在緩慢地相互遠(yuǎn)離,東部裂谷的年平均擴(kuò)張速度大約是5毫米左右,而西部裂谷則相對(duì)更慢一點(diǎn)(如下圖所示)。
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而這也就意味著,這道巨大的裂縫正在將非洲撕裂,那么,最終會(huì)是什么結(jié)果呢?其實(shí)我們可以看看紅海。
正如我們所知,紅海是一片狹長(zhǎng)的海洋,它把非洲和阿拉伯半島分隔開來,但或許你不知道的是,從地質(zhì)時(shí)間的角度來看,這片海其實(shí)還很年輕。
研究表明,大約在3000萬年前,阿拉伯板塊才開始與非洲板塊分離,在接下來的時(shí)間里,兩者之間的地殼逐漸裂開、下沉,達(dá)到一定程度時(shí),附近的海水就涌了進(jìn)來,逐漸形成了現(xiàn)在我們看到的紅海。
實(shí)際上,東非大裂谷正在走同一條路,就目前的情況來看,其谷底的部分地面已經(jīng)低于海平面,只是還沒有海水灌入。
可以預(yù)期的是,隨著裂谷的持續(xù)擴(kuò)張,這里的地殼遲早會(huì)被完全被撕裂,在這樣的情況下,附近海域(例如紅海和亞丁灣)的海水就會(huì)大量涌入。
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一旦海水涌進(jìn)來,其產(chǎn)生的侵蝕作用還會(huì)使裂谷的擴(kuò)張速度出現(xiàn)明顯提升,最終的結(jié)果就是,非洲大陸的東部將與非洲主體徹底分離,而在兩者之間,則會(huì)形成一片新的海洋。
不過對(duì)于我們?nèi)祟悂碇v,這是一個(gè)極為漫長(zhǎng)的過程,因?yàn)楦鶕?jù)科學(xué)家的估算,這需要數(shù)百萬甚至上千萬年的時(shí)間。
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