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日志

 
 

非洲之角将成第八大洲?  

2006-11-20 17:06:00|  分类: 封面故事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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非洲之角将成第八大洲?
非洲之角将成第八大洲? - 新知周刊 - 《新京报·新知周刊》
www.thebeijingnews.com · 2006-11-20 9:35:04 · 来源: 新京报
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东非大裂谷北端活动异常百万年后可能诞生新板块

  “我看到,/从前是牢固的陆地,/现在变成汪洋。”公元1世纪,一位古罗马诗人如此描述造陆运动的景象。200年后,葛洪在《神仙传》中写道,仙人麻姑醉酒大言,说自己曾几度目睹东海变成农田。

  千年前的传奇蕴涵着大地变迁的真实历史。如今这种变迁成了可供观察的现实。2005年下半年的一系列地震,让埃塞俄比亚阿法尔地区的地震裂口出现了“沧海桑田”的端倪。埃塞俄比亚、英国等国的地质研究人员经过近一年的研究后得出结论,埃塞俄比亚高原很可能被东非大裂谷撕裂。在未来的几百万年内,素有“非洲之角”之称的索马里半岛将漂离非洲大陆,红海则会变成一个新的大洋。届时,地理教科书将不得不改写,四大洋七大洲成了五大洋八大洲。

  最近几期《自然》和《探索》杂志陆续发表了这些科学研究的成果。

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阿法尔地区发现的露茜(南方古猿阿法尔种)被认为是最早的人科成员。

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达巴胡火山地区2005年9月14日至10月4日地震示意图。图中蓝色圆点表示震中位置,红线表示裂口位置。

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地震过后,达巴胡裂口加宽了8米。

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达巴胡裂口上的一个出气孔。

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东非大裂谷形成原因示意图

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东非大裂谷上的湖泊可能在数百万年后被海洋取代。

  人类发源于此

  古人类学家普遍认为,非洲是人科动物惟一的起源地,几乎所有最古老的人科物种化石全部来自非洲,而东非大裂谷的北段更与人类起源存在密切联系。

  目前古人类学的许多重要发现,都与埃塞俄比亚和肯尼亚有关。

  最早的直立人化石就发现于此,并根据发现地点被命名为东非直立人。而“长者智人”头骨化石的发现,更为现代人的“非洲起源说”提供了有力的证据。

  阿法尔地区则是东非“人类发源地”中最耀眼的一处。1974年11月30日,美国古人类学家唐纳德·约翰逊率领的团队在这里发现了一具化石,即后来以“露茜”之名为人熟知的南方古猿阿法尔种。这位生活在距今320万年前,只活了20岁的女性,被认为是目前已知的第一个人科成员。

  有科学家提出,正是由于东非大裂谷的特殊地质运动,迫使这一地区的古猿不得不告别树生生活,走出森林直立活动,并最终导致了人类的出现。

  古生物学家伊夫斯·科朋斯认为,几千万年前,赤道森林在大西洋到印度洋之间横跨非洲。

  随着板块构造的运动,地球内部向上喷出的岩浆,在非洲东部形成了一条裂谷。这样这一地区的降水规律被破坏,非洲东部的雨林逐渐消失。科朋斯指出,“大猩猩和黑猩猩可能代表了我们的森林之国的祖先的子孙;南方古猿属和人属则可能是另一部分祖先的后裔。因为大地构造事件造成了生态壁垒,这些祖先不得不适应越来越糟的气候,在开阔的旷野上生活。”

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达巴胡火山地区地震统计表(2005年9月14日至10月4日)

  巨大的伤疤

  2005年9月26日,埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴大学(Addis AbabaUniversity)的地质学家阿塔莱·阿亚勒(Atalay Ayele)和同事乘坐直升机前往该国中部的沙漠地区考察。岂料,刚跳下飞机,他们脚下的大地就剧烈晃动起来。事实上,自9月14日以来,这片土地就一直在哭泣———密集的地震让这里的地质结构出现了新的变化。阿亚勒等人赶回飞机后,大地开始怒吼,地面上迅速裂开了一道缝隙,就像一条拉链被突然拉开。这场与之前情况完全不同的地震,让阿亚勒感觉“有点出乎意料”。

  这样的场景接二连三地在东非大裂谷北端,红海南岸,一片名为“阿法尔”的地区出现。

  去年9月14日至10月,在这一地区及周边地带共发生地震163次,震级在3.9级到5.6级之间。频繁的地震改变了阿法尔地区的地面状况。不到半个月,方圆345平方千米的沙漠里出现了几百条裂缝,其中一些深度超过100米。地震诱发了达巴胡火山的喷发。而地震与火山的相互作用则在达巴胡火山附近拉开了一条长达60千米的巨大裂痕。

  震后的裂缝地区一片狼藉。地下时常喷出近400摄氏度的高温烟尘,空气中弥漫着刺鼻的硫磺气味。在部分地区,裂缝出现在火山灰覆盖的薄弱地表处。达巴胡火山地区的居民不得不一再向外围迁徙。

  “阿法尔是地球上最活跃的地区,三大板块在那里会合。”在中国科学院地质与地球物理研究所边千韬研究员看来,由于阿法尔地区所处的位置,那里发生连续地震是意料之中的。大约3000万年前,阿拉伯半岛板块与非洲板块分开,诞生了红海。如今这两个板块仍在继续分裂,红海正以平均每年2.2厘米的速度生长。阿法尔地区近期出现的巨变,与此关系密切。

  新断裂雪上加霜

  阿亚勒一直希望能从科学的角度解释大地愤怒的缘由。阿法尔地震事件后,他立即向英国科学家求助。随后,来自伦敦大学皇家霍洛韦学院、牛津大学和亚的斯亚贝巴大学的地质学家们组成联合科考队,对阿法尔裂口内部的运动过程进行了观测。

  地质学家们从欧洲巨型地球环境监测卫星恩维萨特(Envisat)传回的数据中发现,达巴胡火山这个长达60千米的裂口,在不到3周的时间里又加宽了8米。经过分析,地质学家得出结论,地震余波扩大裂口的可能性非常小。

  联合科考队中主要负责卫星数据分析的英国牛津大学地球物理学家蒂姆·赖特对此的解释是,达巴胡火山的喷发制造了大量的岩浆,其中超过2.5立方千米的熔化岩石注入了板块间隙。这些岩浆像敲进地壳的楔子,将达巴胡火山裂口再度撕开。事件前后获得的卫星雷达影像表明,这里出现了一系列新的裂口,新裂口两边隆起,地表沉降到了熔化的岩石上。进一步的细节显示,这些新裂口的形成并不是平稳发生的,而是一系列突发断裂造成的。

  阿亚勒等科学家指出,类似的情况曾经在冰岛出现过,由于卡拉夫拉火山(Krafla)的喷发,加剧了附近板块裂缝的生长,但冰岛的类似事件发生在1975年至1984年之间,经历了10年的演化。而这次,达巴胡火山仅用了一周时间。

  不过,达巴胡火山裂口的高速生长并不会持续太长时间。科学家表示,达巴胡火山的岩浆不会一直喷射。新的岩浆喷出时会把此前的推开,所以它不会越积越高。而就目前的地形来看该火山东部迪纳基尔(Denakil)地区周围的高地能暂时延缓这一过程。

  非洲之角会消失吗?

  1978年11月6日,阿法尔地区的地表突然破裂,阿尔杜科巴火山在几分钟内突然喷发。科学家研究表示,当年的火山就把非洲大陆同阿拉伯半岛又分隔开1.2米。二十世纪七八十年代,关于这一阿法尔地区的研究,就曾为板块构造学说奠定了坚实的基础。

  而对于此次阿法尔裂谷的新裂痕,赖特指出,是由于熔化岩石的注入造成,这在卫星观测上是第一次。而阿法尔地区一直没有停止过运动,裂缝仍在增加,地面不断下沉。以巴黎地质学实验室教授克里斯托佛·维格尼为首的研究小组研究报告更是指出,随着非洲板块和阿拉伯板块两大板块的不断分裂,地面将会下陷,最终会为红海和亚丁湾让出道路。届时,这些炽热的火山将沉入海底,现在涌出的岩浆就将成为新海洋的坚实海床。

  阿法尔地区地质巨变的序幕已经拉开。随着裂缝越来越多,红海的生长与侵入将难以避免。如果阿法尔裂缝的断面不断延伸,最终与红海对接,海水就会灌入这一地区,新的大洋很可能因此诞生。虽然这个过程可能需要历时数百万年,但至少目前看起来无可避免。

  事实上,东非裂谷带的命运一直饱受科学家和公众的关注。东非裂谷带是地球表面最大裂谷的一部分,它从约旦向南延伸,穿过非洲,止于莫桑比克,总长6400千米,平均宽度48千米至64千米。在这个巨大的裂谷带中,存在不止一个类似阿法尔地区这样的裂缝区。

  这些地区的存在为非洲大陆地质演化提供了许多变数。这一过程与数亿年前,大西洋板块分裂的情况非常相似。而阿法尔裂缝很可能成为由“四大洋七大洲”变成“五大洋八大洲”的引子。不过,在中国学者看来,最终的情况还是未知数。

  “说非洲之角在几百万年后将断开,带有一些推测的成分。”魏文博指出,埃塞俄比亚北部和中部有大量的火山活动,早已是一种共识。裂缝的出现,主要原因是地震的震源比较浅。地震频繁,表明阿法尔地区正处于地球能量释放阶段。

  所以,阿法尔裂缝快速加宽是这一时期的阶段表现。若干年后,很可能出现一个平稳期。

  地球从不平静

  此前,不同板块之间的运动学以至构造学的描述则多是在刚性板块假定前提下进行的。不过,上世纪后期,空间测地技术高速发展。全球可公用的站点数据已近1000个,站点的分布已有较好的监测全球板块运动的能力。边千韬指出:“根据这些站点数据,我们可以观测到欧亚、北美、太平洋、南美、非洲、印澳等六大板块各自的运动矢量态势。”这一工作开展已有数年,并积累了大量相关数据。中科院院士马宗晋等科研人员通过对这些数据的分析,指出了地壳各板块的运动方向。以欧亚板块为例,从北大西洋洋脊东侧开始,整个欧洲15个站点测出的运动矢量几乎全部指向东北。乌拉尔山脉以东的亚洲大陆区和中东的3个站点指向东,再向东逐步指向东南,直至亚洲大陆的东缘。西北太平洋列岛作为俯冲带的上盘,即列岛陆上部分未被俯冲拖带下插部分的运动也是指向东南,这表明亚洲大陆正朝东南方向运动。

  其他几个主要的板块的运动趋势也较为明确,美洲西部往西运动,大西洋中脊在不断生长,大西洋板块向东西向扩展。而太平洋的发展则逐渐减速。

  “这是目前观测到的几大板块运动情况,这样的碰撞运动是否会影响到未来板块构造,却是个未知数。”边千韬指出,地球板块的运动肯定存在,至于什么时候出现了这样的态势,如此发展趋势究竟会持续多久,目前都不太清楚。目前科学家所做的是根据地质情况、古地磁学、火山岩的地质情况、古生物是陆相还是海相等情况,回溯此前这一板块的运动情况。

  ■链接

大陆漂移与板块学说

  大陆形成的板块学说是地球科学界的主流观点。德国气象学家魏格纳无意间发现大西洋两岸的海岸形态恰好吻合———南美洲东部亚马逊河河口恰好填补非洲大陆西部几内亚湾的空缺,而北美东海岸及中美洲的岛群则恰好填补欧洲与非洲之间的空缺。1915年,魏格纳发表《大陆与海洋的起源》一书,正式提出“大陆漂移学说”。

  上世纪六十年代初,美国普林斯顿大学教授赫斯提出了海底扩张的概念,并得到古地磁学、地球年代学、海洋地质学等一系列学科新证据的支持。地学界普遍接受了活动论的观点,并逐渐形成了“板块构造学说”。

  中国地质大学地球物理与信息技术学院教授魏文博解释说,“板块学说”认为地球上的大陆并不是静止不动的,而是位于随着熔岩或地表下岩浆的运动而移动。构造板块上表层岩石圈就像一个刚性的薄板漂浮在熔融的地幔(例如软流圈)之上,在地球应力的作用下,岩石圈可以移动、破裂、汇聚和消减。

  边千韬指出,“东非大裂谷的成因是由于板块构造运动造成的,已经得到了较多的认同。”而一年多前发生在阿法尔地区的裂谷,则将为板块学说增添新的证据。

  阿法尔裂缝内部的岩浆沿着地表流动,裂口的运动将切断内陆,推动非洲和阿拉伯两大构造板块分离。最后拓宽位于非洲和阿拉伯半岛之间的红海,而位于阿拉伯构造板块上的厄立特里亚和埃塞俄比亚东北部也将在新海岛形成过程中分开,非洲大陆从而被分成两部分。

  “一般来说,我们强调更多的是板块与板块之间的运动,但阿法尔则可归为板内运动,”边千韬指出这一过程与上亿年前,大西洋板块分离情况相似。此前,大西洋中脊推动美洲板块与欧亚板块和非洲板块脱离,并以每年一两厘米的速度加宽了大西洋。

  ■另解

七大洲可能重新聚拢

  数百万年后,地球版图上将出现五大洋八大洲。也有研究者称,10亿年后,地球上所有的大洲将再次连成一片超级大陆。

  2005年9月29日,俄罗斯《真理报》指出俄罗斯地质学家已制作了一个3D球形的现代地球动力学模型,而一个惊人的推断也由此产生———地球上的七大洲在10亿年后会重新连成一片“超级大陆”。

  这个模型是由俄罗斯科学研究院的施密特地球物理学院科学家制作的,依据的原理正是七大洲漂浮在对流地幔上的地质构造理论。

  模型制作者之一、俄地球动力学理论研究试验室的负责人瓦雷里·特鲁比特森指出,各大洲附近的海洋地壳只是暂时性地附着在各大洲的边缘地壳之上。由于海洋地壳的比重大于大陆地壳,因此在大陆地壳的活跃部分,海洋地壳就会“滑落”到各大洲地壳的底部。而大陆板块也将在地幔产生的巨大压力下,不断地被推动挤压到一起。10亿年后,地球上将再现一块“超级大陆”。而届时呈现的新的超级大陆也绝对不会是2亿年前的模样。

  不过,这些未知的地球动态,在魏文博、边千韬等学者看来,有点像科幻片。有其推理的论据,但再怎么精确,地球的运动却是超乎其上的,“关于地球的内部运动情况,我们还有很多问题解释不清呢”。

  本专题感谢边千韬(中国科学院地质与地球物理研究所)魏文博(中国地质大学地球物理与信息技术学院)

  本版撰文/本报记者李健亚

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