地幔的垂直運動是導致地球表面發生大規模地質變化的驅動力之一。這些地幔上升流，有時被稱為地幔柱，被認為在一些重大的地質轉變（例如大陸漂移）中發揮著作用。目前，在非洲大陸地下發現了一種類似、微妙卻意義重大的現象。

《自然地球科學》雜志發表的一項新研究表明，熔巖有節奏地涌動，像“心跳”一樣向上跳動，正在撕裂這片大陸，很可能為新的海洋鋪平道路。這種受構造運動影響的不對稱、化學性質不均勻的上升流集中在埃塞俄比亞阿法爾地區的地下。

眺望埃塞俄比亞大裂谷，攝于埃塞俄比亞的博塞特火山

阿法爾地區地質奇觀引人入勝，阿拉伯板塊、努比亞板塊和索馬里板塊在此交匯。這三個活躍的板塊在此以不同的速度發生裂變。數百萬年來，這些如同心跳般的脈動最終使這片大陸變薄變弱，像柔軟的橡皮泥一樣被拉伸，直至斷裂。而這次斷裂將標志著新生海洋的誕生。

“我們發現，阿法爾下方的地幔并非均勻或靜止——它會脈動，而且這些脈動帶有獨特的化學特征，”該研究的主要作者艾瑪·沃茨博士說道。“這些部分熔融的地幔上升脈動是由上方的裂谷板塊引導的。這對于我們如何理解地球內部與表面之間的相互作用至關重要。”

活躍的熔巖流從埃塞俄比亞阿法爾的爾塔阿雷火山中溢出

多年來，地質學家一直暗示，地幔柱潛伏在地幔之下，推動著非洲大陸的擴張。然而，地幔柱上升的確切驅動因素和行為機制在很大程度上仍未得到解釋。

為了進一步了解地幔柱，南安普頓大學的地球科學家從阿法爾地區和埃塞俄比亞大裂谷采集了130多塊火山巖樣本。研究人員利用數學和計算模型，深入了解了阿法爾地表下的地球深度和物質成分。

研究小組在這三個裂谷下方發現了一個單一的空間上升流，但化學成分不同。這些上升流往往以特定的節奏重復出現，就像地質條形碼一樣。科學家還發現，這些起源于1000至2800公里（621至1740英里）深度之間的柱狀物含有不同的同位素，可能來自原始地幔物質，這使得該區域的溫度略高于周圍的地幔。

埃塞俄比亞阿法爾火山巖薄片的顯微鏡圖像

不同的化學條紋表明，上升流的行為隨著巖石圈（地殼和上地幔）的厚度而不同；板塊越厚，熔融脈沖越慢。

“這項研究表明，深層地幔上升流可以在板塊底部流動，并有助于將火山活動集中在板塊最薄的地方。后續研究包括了解板塊下方地幔流動的方式和速率，”論文共同作者德里克·基爾博士說道。

該研究已發表在《自然地球科學》雜志上。