板块运动的起点——东非大裂谷

作者：宋帅华/中国科学院地质与地球物理研究所

东非大裂谷地理位置

板块构造理论自从1926年11月由德国地质学家魏格纳在美国石油地质学家协会研讨会最先被提出后，由最初的饱受争议逐渐地被地学界所认可，在经历20世纪60年代的地学革命以后，板块构造理论彻底推翻传统的固定论学说，成为新一代地质学研究的“范式”。

1912年至1913年间的阿尔弗雷德·魏格纳

魏格纳与爱斯基摩人向导罗姆斯·威廉

1973年，加拿大著名地质学家约翰·图佐·威尔逊（John Tuzo Wilson）提出了著名的威尔逊旋回，成为学术界公认的板块运动模型。东非大裂谷可看作是一个威尔逊旋回的开始, 原始的大洋或者说大洋的雏形正在这里逐步扩张。

东非大裂谷被誉为地球上最大的大陆裂谷系统，东非大裂谷从广义上讲，北起西亚，从靠近伊斯肯德仑港的南土耳其开始，南抵非洲东南，一直延伸到贝拉港附近的莫桑比克海岸。跨越50 多个纬度，总长超过6500 公里。人们称它是“大地上最大的伤疤”。

地球表面的伤疤

东非大裂谷景观

东非大裂谷是一个年轻的裂谷系统，研究表明大裂谷的形成主要是第三纪构造活动的结构, 形成大裂谷的构造活动包括板块的水平扩张和垂直隆升两种形式，并伴随着广泛的岩浆活动和火山喷发。在裂谷形成的时候，裂谷两侧形成了一系列的火山。迄今为止，东非大裂谷仍在扩张，仍然有大量的火山活动，在东非大裂谷以东160千米处，有一座号称“非洲屋脊”的火山——乞力马扎罗山，是非洲的最高山。

非洲屋脊-乞力马扎罗山

梅鲁火山

东非大裂谷周边的火山锥

东非大裂谷构造活动和岩浆活动：

深层次的动力学机制受到地下深部软流圈地幔上涌驱动。软流圈上涌使得原本统一的非洲板块被拉伸和减薄，局部地区出现张裂和断陷,并贯通形成整个大陆规模的、深达上地幔的巨大裂谷系统；同时驱动大裂谷地区的地壳持续隆升，形成巨大的高原———东非高原，以埃塞俄比亚地区尤为典型；软流圈上涌同时也向上提供了一定的岩浆来源，与大裂谷减压作用形成的岩浆一起喷出地表，形成大量火山活动。沿着东非大裂谷两侧数百公里的大部分地区， 海拔很高，在2 000 多米以上，称为东非高原。东非高原， 从海拔900 多米的谷底到4 000 多米的高原顶部，植物分带明显，从热带雨林到高山苔原带连续变化，成为热带赤道地区的一道亮丽的风景线。

东非高原

由于软流圈上涌和地壳隆升的原因，大裂谷底部海拔也远远高于海平面， 大约900 ～ 1 000 m 以上。大裂谷两侧广阔的高原形成巨大的汇水盆地， 非洲东海岸充沛的降雨，沿着地势汇聚，奔流而下，在大裂谷的地带形成一系列的湖泊，像一串明珠撒落人间。

沿东非大裂谷呈串珠状分布的湖泊

非洲最大的湖泊是维多利亚湖，位于东非大裂谷的西支，水面有几百公里宽，面积约6. 9 万平方公里。在东支的埃塞俄比亚地区，也有一系列的大型湖泊。由于东非高原的降雨量很大(大约1 500 毫米/年），从高原而来的汇水携带大量的泥沙和矿物质，汇聚到谷底，加上当地蒸发量很大，许多湖水一般没有排泄口，盐度浓缩，形成一些咸水湖和微咸湖，而不是像维多利亚那样的淡水湖。

维多利亚湖

东非大裂谷的构造活动伴随着强烈的火山活动，所以火山岩几乎覆盖了整个地区，只是在北部阿尔法盆地和低洼的谷底出露一些第四纪沉积物和早期沉积岩。

东非大裂谷的未来：

古往今来，东非大裂谷一直引人注目；当今世界，东非大裂谷的未来命运，更是举世瞩目。研究发现，东非裂谷带具有明显的地质异常：第一，这里是火山多发区；第二，这里是地热异常带；第三，这里正在进行着现代成矿作用。种种迹象表明，东非裂谷带正处于剧烈活动期。据20世纪60年代美国“双子星”号宇宙飞船的测量结果，东非大裂谷北段的红海扩张速度为每年2厘米；在非洲大陆上，东非大裂谷每年加宽几毫米至几十毫米。而且，肯尼亚的测量机构在东非大裂谷地区进行测量后推断：东非大裂谷的谷底一直在以每年1～2的速毫米度下沉。2005年9月，埃塞俄比亚的阿法尔沙漠发生一次火山喷发，随后的一段时间里，地面上出现了无数裂缝，其中最大的一条有60公里长、8米宽。如此快速的地壳张裂速度，让人们惊讶不已。2006年11月2日，来自英、美、埃塞俄比亚的科学家组成的考察队经过长达一年多的观测之后，提出对非洲大裂谷未来发展的预期：非洲大陆将被一分为二，中间将会出现新的大洋，这将是继太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋之后的第五大洋！

裂谷—初始大洋—成熟大洋

基于威尔逊旋回理论，东非大裂谷将会逐渐拉张开新的洋壳，最终形成新的大洋。地质运动的时间尺度以百万年为单位，人类对地球的认识也是刚刚开始深入，虽然我们在有生之年无缘看到新的大洋诞生，但是地质学研究不仅可以将今论古，以古论今，还可以基于现在的地质现象对地球的演化做出预判。神秘的东非大裂谷，不仅有壮丽的风景，还隐藏着很多秘密，等待我们去揭开那神秘的面纱。

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