最新研究發現,地球深處一個巨大的超級熱巖柱正在非洲大陸下方上升,引發劇烈火山活動并導致非洲大陸逐漸分裂為兩部分。
地質學家早已發現,非洲大陸正在東非裂谷系統(EARS)區域發生緩慢分裂,但這一重大地質過程背后的驅動力始終存在爭議。如今,一項新研究提供了地球化學證據,證實一個理論預測的超級地幔柱正在上涌并導致非洲地殼破裂。
科學家在肯尼亞中部的梅恩蓋地熱田發現,該區域氣體中含有來自地幔深部的化學特征,很可能源自地幔底部與地核交界處。蘇格蘭格拉斯哥大學聲明指出,這一特征與紅海北部和馬拉維南部火山巖中氣體成分相匹配,表明這些區域均位于同一深部地幔柱之上。該研究第一作者、愛丁堡大學地球科學學院博士后研究員陳碧瑩(音譯)表示:"東非裂谷系統不同區段觀測到的深部地幔特征高度相似,表明它們均源自同一深部熱源。"
研究團隊5月12日將成果發表于《地球物理研究快報》。東非裂谷系統作為地球上最大的活動大陸裂谷帶,橫貫非洲約3500公里。過去3500萬年間,由地殼和上地幔組成的巖石圈在該區域持續分裂,形成從非洲東北部紅海延伸至南部莫桑比克的巨型裂谷網絡。
先前研究通過稀有氣體特征發現東非裂谷系統下方存在深部地幔柱的跡象。氦、氖等稀有氣體具有化學惰性,不易與其他物質反應,因此能長期存留,成為追蹤長期地質過程的理想示蹤劑。但陳碧瑩指出,這些地球化學示蹤劑在東非裂谷系統下方分布稀疏且存在爭議。
為厘清東非裂谷系統深部機制,研究團隊使用高精度儀器分析肯尼亞氣體中的氖同位素,成功檢測到深部地幔特征。該特征與夏威夷深部地幔柱區域發現的最原始(古老)地表特征高度相似。陳碧瑩表示:"發現原始深部地幔特征的初步數據令人振奮,但微弱信號需要反復驗證。研究團隊經過嚴格數據核查后確認,該特征真實存在且與裂谷其他區域特征匹配。"
研究表明,東非裂谷系統地幔柱可能源自地球內部約2900公里深處的核幔邊界。雖然其化學特征與夏威夷火山巖相似,但兩者形態存在差異:夏威夷地幔柱呈離散上升流形態,類似熔巖燈;而東非地幔柱更可能表現為大規模熱物質上涌,取代原有地幔物質。當這些熾熱物質上升遭遇冷而堅硬的巖石圈時,橫向擴展產生的巨大應力導致薄層巖石圈破裂,從而引發區域劇烈火山活動。
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