為什麼東非會有大裂谷?

本文圍繞為什麼東非會有大裂谷的問題,居間了東非大裂谷作為地球上最大大陸裂谷系統的規模、形態與分支情況,並闡述了科學界基於板塊構造理論的兩種關於其形成機制的不同假說及演化預測。

為什麼東非會有大裂谷

在廣闊的非洲大地上,有一個巨大的"之"字,那是地球上最大的大陸裂谷系統--東非大裂谷,總長度6500千米,南北縱貫非洲大陸,並分岔為東西兩支。東支裂谷是主幹,從非洲北部經過衣索比亞 衣索匹亚向南一直延伸到肯亞,包括了狹長的裂谷和雄偉的高原;西支規模略小,毗鄰非洲一系列最高的山峰和最深的湖泊。

東非大裂谷歸根結底是板塊構造運動的傑作。加拿大地球物理學家和地質學家威爾遜提出過一個假說來描述地球板塊的運動模式:大陸岩石圈在地幔對流作用下崩裂形成裂谷,這是原始大洋的開始;隨著裂谷的持續擴張,逐漸形成洋中脊,裂谷擴張形成真正的大洋;大洋板塊向兩側的大陸岩石圈俯衝消減,或發生大陸板塊之間的碰撞,出現造山帶,導致大陸的增生和拼合。東非大裂谷是一個年輕的裂谷系統,可以認為原始的大洋或者說大洋的雛形正在這裡逐步擴張形成。

形成東非大裂谷的機制非常複雜,長期以來在科學家中也沒有統一的答案。大部分地質學家認為,在地下深部的軟流圈,地幔上涌,拉伸和減薄了原本統一的非洲板塊,局部地區出現裂口,斷裂兩側的板塊不斷運動,有水平擴張,也有垂直隆升,於是較小的斷裂不斷發展,最終貫通形成整個大陸規模的、深達上地幔的巨大裂谷系統。地幔上涌還驅動大裂谷地區的地殼持續隆升,形成巨大的東非高原。上涌的地幔同時也向上提供了一部分的岩漿來源,因而在非洲有大量火山活動。

還有一些地質學家認為,在非洲-阿拉伯半島板塊之下曾經存在著一個巨大的地幔柱,地幔柱的加熱和衝擊會將上層脆弱的岩石圈拱起,最終破裂。在理想狀態下,被拱破的岩石圈形成一個大的"三尖口子",從破裂點生成的三個斷裂帶相互間夾角是120°,這些斷裂帶會最終發展成一個三叉裂谷系統。東非大裂谷只是這個大型三叉裂谷的一支,其餘兩支分別是紅海和亞丁灣。隨著時間發展,三叉裂谷系越發育越寬,最後將把完整的大陸板塊撕裂成數個小的板塊,變寬的裂谷可能會演變成為新生的大洋。