每年分離4.7毫米，一條500公里“傷口”正在撕裂非洲

（來(lái)源：科普中國(guó)）

轉(zhuǎn)自：科普中國(guó)

東非圖爾卡納裂谷不僅埋藏著豐富的古人類化石，還因板塊運(yùn)動(dòng)引發(fā)的劇烈火山活動(dòng)而聞名。如今，一項(xiàng)4月23日發(fā)表于《自然-通訊》的研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)下方的地殼比以前認(rèn)為的要薄得多，表明非洲大陸長(zhǎng)期以來(lái)一直在分裂，這也為那里為什么保存了這么多的古人類遺骸提供了新的解釋。

圖爾卡納裂谷橫跨肯尼亞與埃塞俄比亞，全長(zhǎng)約500公里，是更大的東非大裂谷的重要組成部分。東非大裂谷從埃塞俄比亞?wèn)|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、索馬里板塊分隔開來(lái)。在圖爾卡納地區(qū)，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。

當(dāng)板塊分離時(shí)，一種被稱為裂谷作用的過(guò)程會(huì)將地殼向兩側(cè)拉伸，使地表在應(yīng)力作用下出現(xiàn)褶皺和裂縫，而來(lái)自地球深處的巖漿則借此向上抬升。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。

論文第一兼通訊作者、美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的Christian Rowan表示：“我們發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的裂谷發(fā)育程度更為顯著，地殼也比所有人預(yù)想的要薄。東非的大陸分裂進(jìn)程比先前認(rèn)為的走得更遠(yuǎn)。”

研究團(tuán)隊(duì)分析了一批罕見的高質(zhì)量地震數(shù)據(jù)。通過(guò)研究聲波在地層中的傳播規(guī)律，并結(jié)合多種地質(zhì)成像技術(shù)，研究人員繪制了地層沉積結(jié)構(gòu)，并確定了裂谷下方的地殼厚度。

結(jié)果顯示，裂谷中心區(qū)域的地殼厚度只有約13公里，而裂谷外圍區(qū)域地殼厚度超過(guò)了35公里。這一顯著差異標(biāo)志著地殼正在經(jīng)歷一種被稱為“頸縮”的地質(zhì)過(guò)程。

頸縮是指地殼中部被持續(xù)拉伸并不斷變薄，就像一塊軟糖被拉扯時(shí)中間會(huì)收窄成細(xì)長(zhǎng)的“頸”。隨著地殼變薄，結(jié)構(gòu)也變?nèi)酰M(jìn)而加速了裂谷擴(kuò)張。Rowan解釋說(shuō)：“地殼越薄、強(qiáng)度越弱，這有助于持續(xù)地撕裂，最終地殼完全破裂。”

論文作者Anne Bécel指出：“地殼已到達(dá)了破裂的臨界閾值，這也是該區(qū)域更容易分離的核心原因。”

不過(guò)，大陸演變是在巨大的時(shí)間尺度上展開的。圖爾卡納裂谷在約4500萬(wàn)年前開始分裂；在約400萬(wàn)年前大規(guī)模火山噴發(fā)后，裂谷開始頸縮。而距離下一階段的洋殼化，或許還需要數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間。屆時(shí)巖漿將順著裂縫大量涌出，形成新的海底，而來(lái)自印度洋北部的海水最終也會(huì)涌入此處。

研究還發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域曾發(fā)生過(guò)一次中途“夭折”的早期裂谷事件，后者并未造成大陸的分離，但使地殼變得更薄更弱，為當(dāng)前的大規(guī)模裂谷活動(dòng)埋下了伏筆。Rowan表示：“這一發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)的大陸分裂理論。”

圖爾卡納裂谷是目前全球唯一正處于頸縮階段的活躍大陸裂谷，因此為科學(xué)家研究這一構(gòu)造演化關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供了難得的天然樣本。

論文作者Folarin Kolawole說(shuō)：“本質(zhì)上，我們正在親眼見證塑造全球所有裂谷邊緣的核心地質(zhì)過(guò)程。”這類地質(zhì)活動(dòng)與地球氣候、生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)，能夠幫助科學(xué)家重建遠(yuǎn)古的地貌、植被與氣候變遷。“借助這些研究，我們還能預(yù)判未來(lái)短期和長(zhǎng)期的地質(zhì)與環(huán)境變化。”Bécel補(bǔ)充說(shuō)。

這項(xiàng)研究也為解釋該區(qū)域?yàn)楹位Y源異常豐富提供了新的線索。圖爾卡納裂谷已發(fā)現(xiàn)了1200多件過(guò)去400萬(wàn)年間的古人類化石，占非洲古人類化石總量的1/3，長(zhǎng)期被視為人類演化的核心搖籃。

Rowan團(tuán)隊(duì)提出了新的觀點(diǎn)：約400萬(wàn)年前的大規(guī)模火山活動(dòng)結(jié)束后，頸縮作用導(dǎo)致裂谷區(qū)域整體沉降。地勢(shì)低洼的環(huán)境讓細(xì)顆粒沉積物迅速堆積起來(lái)，形成了完美的化石封存條件，從而保存了連續(xù)的化石記錄。

這意味著圖爾卡納裂谷可能未必是古人類演化的唯一重要地點(diǎn)，而是一個(gè)因特殊地質(zhì)條件讓保存古人類化石變得更容易的地方。該假說(shuō)仍有待進(jìn)一步驗(yàn)證，但無(wú)疑為古人類研究開辟了新的方向。

Rowan表示：“其他學(xué)者可結(jié)合這項(xiàng)研究展開深入的探索。同時(shí)，這些地質(zhì)數(shù)據(jù)可融入氣候-構(gòu)造耦合模型，解析板塊運(yùn)動(dòng)與氣候變化如何共同塑造人類演化進(jìn)程。”