地球板块的运动有时像拉扯太妃糖——缓慢、持续,直到某个临界点突然断裂。在东非,这块"太妃糖"已经薄得惊人,而拉扯的力量正集中在特定区域。科学家首次在这里观测到一种被称为"颈缩"的关键地质过程,这可能意味着非洲大陆的分裂比预期更快、更近。
图尔卡纳裂谷带横跨肯尼亚与埃塞俄比亚,因出土大量人类祖先化石而闻名于世。哥伦比亚大学地球科学家克里斯蒂安·罗万指出,科学家最初被吸引至此,正是为了研究其举世闻名的古人类化石记录。但地表之下的岩石隐藏着另一套秘密。
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罗万团队利用一套存档数据展开研究,其中包括最初为勘探油气资源而采集的声学测量数据。通过向地下发射声波并测量反射信号,可以绘制地下结构的图像。"这有点像给上地壳做超声波检查,"罗万解释道。
研究团队聚焦于地表之下的一层变质岩。这些古老坚硬的岩石构成了地球的大陆地壳,而我们日常所说的"地面"不过是堆积其上的表层物质。罗万与合作者追踪这些地壳岩石向地幔延伸的深度,发现某一区域厚度不足13公里。"典型地壳厚度约为30公里,"罗万表示,"这是一个巨大的意外。"
数据显示,地壳经历了显著拉伸且分布不均——某些区域的拉伸程度远超其他部位。这一特征与计算机模拟中大陆裂解的颈缩阶段高度吻合。德国亥姆霍兹地球科学研究中心的地球动力学家萨沙·布鲁恩评价:"这有点像临界点,过了就回不去了。"布鲁恩未参与此项研究。
地球上其他几处离散板块边界已完成颈缩过程,但这一现象从未被实时观测到。正是这一点让图尔卡纳裂谷带具有独特的科学价值。"这就是该去的地方,"布鲁恩说。
为估算裂谷处于这一分裂阶段的时间跨度,研究团队追踪了一层火山岩的沉降历史——该岩层原本位于地表,随着地壳拉伸下沉而被拉向深处。"裂谷中心已经完全塌陷,"罗万描述道。数据表明,颈缩过程已持续约400万年。
研究团队推测,图尔卡纳裂谷带丰富的化石宝藏或许正源于这种沉降作用。因为沉积物——其中部分含有化石——会自然在低洼区域聚集。若颈缩过程持续,裂谷可能进入大陆裂解的最终阶段。
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