2005年9月,埃塞俄比亞阿法爾地區發生了一連串的地震,人們震驚地發現,地面上出現了一道裂縫,在不到兩周的時間里,它就延伸到了大約60公里,其最大寬度可以達到8米左右。
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在后續的研究中,科學家發現,此次事件的主因是一次"巖墻侵入",其原理通俗點講就是,地下的巖漿在壓力驅使下,像一把楔子一樣強行擠入地殼的裂縫中,把兩側的巖石硬頂開,進而在地表形成了突然出現的裂縫。
實際上,這只是一個比它宏大得多的事件中的一個小插曲,什么事件呢?我們可以將其概括為:一道長達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,自烏干達向南延伸,直到贊比亞一帶。
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早在19世紀,科學家就已經注意到東非存在一條異常狹長且連續的低地帶,而且其兩側地勢明顯不同,他們當時就意識到,這不是普通的侵蝕地貌,而是地殼結構發生了變化。
在此之后,隨著地質學的發展,科學家開始通過巖石和斷層來重建這里的歷史。
他們發現,裂谷兩側的巖層在時間和組成上原本是連續的,但現在卻被錯開了,這說明這里曾經是完整的一體,后來被拉開,斷層面上的滑動痕跡、巖石的變形方式,都在指向同一個結論,那就是:這里的地殼正在被撕裂。
為什么會這樣呢?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。
而板塊之間的邊界,就是地質活動最為活躍的地方,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離,從而導致了這條巨大裂縫的產生。
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引人注目的是,近些年的研究表明,在這兩個板塊分離的背后,其實存在著一個強大的驅動力:地幔柱。
在地幔深處,某些區域溫度異常偏高,這些高溫物質密度較小,會緩慢向上浮動,就像熱水在鍋里往上涌一樣,當這股熱流從深處一路上涌,頂到地殼底部時,就會持續加熱上方的巖石,并對其施加向上的壓力和扭曲的力矩,從而使地殼持續發生變形和撕裂。
實際上,東非大裂谷下方就存在著一個大型地幔柱,它在漫長的時間里一直在持續作用著這里的地殼,為裂谷的擴張提供了強大的驅動力。
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這個地幔柱的存在,不是憑空猜測出來的,而是有證據支撐。最直接的是地震層析成像,這項技術的原理類似于醫學上的CT掃描,即:當地震波在穿過巖石時,遇到溫度不同、密度不同的區域時,其傳播速度會發生變化。
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,科學家可以反推地下深處的結構,"看見"地下深處的情況。
科學家用這種方法掃描東非大裂谷下方時,發現了一片地震波傳播明顯偏慢的異常區域,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,就意味著對應的巖石溫度更高、密度更低,這正是地幔柱的典型特征。
除此之外,火山巖的化學成分也提供了重要支持。科學家對東非大裂谷沿線的火山巖進行同位素分析之后發現,其中某些稀有同位素的比例與淺層地殼熔融產生的巖漿明顯不同,但與來自地幔深處的物質幾乎一致。
在過去的日子里,科學家在東非大裂谷兩側的巖床上部署了大量高精度GPS接收器,以長期監測它們之間的相對位置變化。
多年來的數據顯示,裂谷兩側一直在緩慢地相互遠離,東部裂谷的年平均擴張速度大約是5毫米左右,而西部裂谷則相對更慢一點(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,最終會是什么結果呢?其實我們可以看看紅海。
正如我們所知,紅海是一片狹長的海洋,它把非洲和阿拉伯半島分隔開來,但或許你不知道的是,從地質時間的角度來看,這片海其實還很年輕。
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,在接下來的時間里,兩者之間的地殼逐漸裂開、下沉,達到一定程度時,附近的海水就涌了進來,逐漸形成了現在我們看到的紅海。
實際上,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低于海平面,只是還沒有海水灌入。
可以預期的是,隨著裂谷的持續擴張,這里的地殼遲早會被完全被撕裂,在這樣的情況下,附近海域(例如紅海和亞丁灣)的海水就會大量涌入。
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一旦海水涌進來,其產生的侵蝕作用還會使裂谷的擴張速度出現明顯提升,最終的結果就是,非洲大陸的東部將與非洲主體徹底分離,而在兩者之間,則會形成一片新的海洋。
不過對于我們人類來講,這是一個極為漫長的過程,因為根據科學家的估算,這需要數百萬甚至上千萬年的時間。
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