全長約500千米的圖爾卡納裂谷,橫跨肯尼亞與埃塞俄比亞,是東非大裂谷的重要組成部分。在圖爾卡納地區,非洲板塊與索馬里板塊正以每年約4.7毫米的速度緩慢分離。
東非大裂谷從埃塞俄比亞東北部的阿法爾洼地,一路延伸至莫桑比克,將非洲板塊與阿拉伯板塊(現通常被視為印度洋板塊的組成部分)、索馬里板塊(非洲板塊的組成部分。其東界為中印度洋海嶺,西界為東非大裂谷)分隔開來。并非所有裂谷都能將大陸完全分裂,但研究表明,圖爾卡納裂谷似乎正走在這條徹底分裂的路上——該區域的裂谷發育程度更為顯著,地殼也比所有人預想的要薄。
注意:板塊構造學說較好地解釋了構造運動的規律和機制。該學說認為,地球的巖石圈不是整體一塊,而是被海嶺、海溝等斷裂構造帶分割成若干單元,稱為板塊。全球巖石圈可分為六大板塊(如非洲板塊)及若干小板塊(如非洲板塊中的索馬里板塊)。板塊處于不斷的運動之中。一般來說,板塊內部構造運動比較平緩,板塊交界處構造運動比較活躍,火山、地震主要集中分布于板塊交界處。
當板塊分離時,一種被稱為裂谷作用的過程會將地殼向兩側拉伸,使地表在應力(當物體受到外力作用時,其內部會產生一種抵抗力,即為應力。地應力就是出現在地殼中的應力)作用下出現褶皺和裂縫,而來自地球深處的巖漿則借此向上抬升。其中,構造運動產生的強大擠壓力,使巖層發生彎曲變形,形成褶皺;構造運動產生的強大壓力、張力等作用力,超過了巖層所能承受的強度,致使巖層發生斷裂,形成斷塊山、溝谷、陡崖等地貌。
注意:地殼中的巖層在地應力的長期作用下,會發生傾斜或彎曲。當積累起來的地應力超過巖層所能承受的限度時,巖層便會突然發生斷裂或錯位,使長期積聚起來的能量急劇地釋放出來,并以地震波的形式向四周傳播,使地面發生震動,稱為地震。地震的形成、分布與板塊構造有著密切的聯系,構造運動是大多數地震形成的最初動力。此外,水庫(蓄水)等大型工程建設,破壞原有的地質結構,極易誘發地震。
通過研究聲波在地層中的傳播規律,并結合多種地質成像技術,研究人員確定了裂谷下方的地殼厚度——結果顯示,裂谷中心區域的地殼厚度只有約13千米,而裂谷外圍區域地殼厚度超過了35千米。這一顯著差異標志著地殼正在經歷一種被稱為“頸縮”(地殼中部被持續拉伸并不斷變薄,就像一塊軟糖被拉扯時中間會收窄成細長的“頸”)的地質過程。隨著地殼變薄,結構也變弱,進而加速了裂谷擴張。地殼越薄、強度越弱,這有助于持續地撕裂,最終地殼完全破裂。
注意:地震發生時,地下巖石受到強烈沖擊,產生地震波。地震波有縱波(P波)和橫波(S波)之分。縱波的傳播速度較快,能通過固體、液體和氣體物質傳播;橫波的傳播速度較慢,只能通過固體物質傳播。科學家在研究地球內部地震波傳播速度的變化規律時,發現在地下平均約33千米處(大陸部分)和地下約2900千米處,地震波速度突然變化,由此推測其兩側物質有較大差異。人們以這兩個界面為界,把地球內部劃分為地殼、地幔和地核三個圈層。地殼是地球表面一層薄薄的、由巖石組成的堅硬外殼。它是一個連續圈層,平均厚度約為17千米,大陸部分較厚,大洋部分較薄。
不過,大陸演變是在巨大的時間尺度上展開的。圖爾卡納裂谷在約4500萬年前開始分裂;在約400萬年前大規模火山噴發后,裂谷開始頸縮。而距離下一階段的洋殼化,或許還需要數百萬年的時間。屆時巖漿將順著裂縫大量涌出,形成新的海底,而來自印度洋北部的海水最終也會涌入此處。有專家認為,約400萬年前的大規模火山活動結束后,頸縮作用導致裂谷區域整體沉降。地勢低洼的環境讓細顆粒沉積物迅速堆積起來,形成了完美的化石封存條件,從而保存了連續的化石記錄——東非地區多古人類化石的一大原因。
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