千年前的傳奇蘊涵著大地變遷的真實歷史。如今這種變遷成了可供觀察的現(xiàn)實。2005年下半年的一系列地震,讓埃塞俄比亞阿法爾地區(qū)的地震裂口出現(xiàn)了“滄海桑田”的端倪。埃塞俄比亞、英國等國的地質研究人員經(jīng)過近一年的研究后得出結論,埃塞俄比亞高原很可能被東非大裂谷撕裂。在未來的幾百萬年內(nèi),素有“非洲之角”之稱的索馬里半島將漂離非洲大陸,紅海則會變成一個新的大洋。屆時,地理教科書將不得不改寫,四大洋七大洲成了五大洋八大洲。
最近幾期《自然》和《探索》雜志陸續(xù)發(fā)表了這些科學研究的成果。
阿法爾地區(qū)發(fā)現(xiàn)的露茜(南方古猿阿法爾種)被認為是最早的人科成員。
達巴胡火山地區(qū)2005年9月14日至10月4日地震示意圖。圖中藍色圓點表示震中位置,紅線表示裂口位置。
地震過后,達巴胡裂口加寬了8米。
達巴胡裂口上的一個出氣孔。
東非大裂谷形成原因示意圖
東非大裂谷上的湖泊可能在數(shù)百萬年后被海洋取代。
人類發(fā)源于此
古人類學家普遍認為,非洲是人科動物惟一的起源地,幾乎所有最古老的人科物種化石全部來自非洲,而東非大裂谷的北段更與人類起源存在密切聯(lián)系。
目前古人類學的許多重要發(fā)現(xiàn),都與埃塞俄比亞和肯尼亞有關。
最早的直立人化石就發(fā)現(xiàn)于此,并根據(jù)發(fā)現(xiàn)地點被命名為東非直立人。而“長者智人”頭骨化石的發(fā)現(xiàn),更為現(xiàn)代人的“非洲起源說”提供了有力的證據(jù)。
阿法爾地區(qū)則是東非“人類發(fā)源地”中最耀眼的一處。1974年11月30日,美國古人類學家唐納德·約翰遜率領的團隊在這里發(fā)現(xiàn)了一具化石,即后來以“露茜”之名為人熟知的南方古猿阿法爾種。這位生活在距今320萬年前,只活了20歲的女性,被認為是目前已知的第一個人科成員。
有科學家提出,正是由于東非大裂谷的特殊地質運動,迫使這一地區(qū)的古猿不得不告別樹生生活,走出森林直立活動,并最終導致了人類的出現(xiàn)。
古生物學家伊夫斯·科朋斯認為,幾千萬年前,赤道森林在大西洋到印度洋之間橫跨非洲。
達巴胡火山地區(qū)地震統(tǒng)計表(2005年9月14日至10月4日)
巨大的傷疤
2005年9月26日,埃塞俄比亞亞的斯亞貝巴大學(Addis AbabaUniversity)的地質學家阿塔萊·阿亞勒(Atalay Ayele)和同事乘坐直升機前往該國中部的沙漠地區(qū)考察。豈料,剛跳下飛機,他們腳下的大地就劇烈晃動起來。事實上,自9月14日以來,這片土地就一直在哭泣———密集的地震讓這里的地質結構出現(xiàn)了新的變化。阿亞勒等人趕回飛機后,大地開始怒吼,地面上迅速裂開了一道縫隙,就像一條拉鏈被突然拉開。這場與之前情況完全不同的地震,讓阿亞勒感覺“有點出乎意料”。
這樣的場景接二連三地在東非大裂谷北端,紅海南岸,一片名為“阿法爾”的地區(qū)出現(xiàn)。
去年9月14日至10月,在這一地區(qū)及周邊地帶共發(fā)生地震163次,震級在3.9級到5.6級之間。頻繁的地震改變了阿法爾地區(qū)的地面狀況。不到半個月,方圓345平方千米的沙漠里出現(xiàn)了幾百條裂縫,其中一些深度超過100米。地震誘發(fā)了達巴胡火山的噴發(fā)。而地震與火山的相互作用則在達巴胡火山附近拉開了一條長達60千米的巨大裂痕。
震后的裂縫地區(qū)一片狼藉。地下時常噴出近400攝氏度的高溫煙塵,空氣中彌漫著刺鼻的硫磺氣味。在部分地區(qū),裂縫出現(xiàn)在火山灰覆蓋的薄弱地表處。達巴胡火山地區(qū)的居民不得不一再向外圍遷徙。
“阿法爾是地球上最活躍的地區(qū),三大板塊在那里會合。”在中國科學院地質與地球物理研究所邊千韜研究員看來,由于阿法爾地區(qū)所處的位置,那里發(fā)生連續(xù)地震是意料之中的。大約3000萬年前,阿拉伯半島板塊與非洲板塊分開,誕生了紅海。如今這兩個板塊仍在繼續(xù)分裂,紅海正以平均每年2.2厘米的速度生長。阿法爾地區(qū)近期出現(xiàn)的巨變,與此關系密切。
新斷裂雪上加霜
阿亞勒一直希望能從科學的角度解釋大地憤怒的緣由。阿法爾地震事件后,他立即向英國科學家求助。隨后,來自倫敦大學皇家霍洛韋學院、牛津大學和亞的斯亞貝巴大學的地質學家們組成聯(lián)合科考隊,對阿法爾裂口內(nèi)部的運動過程進行了觀測。
地質學家們從歐洲巨型地球環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星恩維薩特(Envisat)傳回的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),達巴胡火山這個長達60千米的裂口,在不到3周的時間里又加寬了8米。經(jīng)過分析,地質學家得出結論,地震余波擴大裂口的可能性非常小。
聯(lián)合科考隊中主要負責衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析的英國牛津大學地球物理學家蒂姆·賴特對此的解釋是,達巴胡火山的噴發(fā)制造了大量的巖漿,其中超過2.5立方千米的熔化巖石注入了板塊間隙。這些巖漿像敲進地殼的楔子,將達巴胡火山裂口再度撕開。事件前后獲得的衛(wèi)星雷達影像表明,這里出現(xiàn)了一系列新的裂口,新裂口兩邊隆起,地表沉降到了熔化的巖石上。進一步的細節(jié)顯示,這些新裂口的形成并不是平穩(wěn)發(fā)生的,而是一系列突發(fā)斷裂造成的。
阿亞勒等科學家指出,類似的情況曾經(jīng)在冰島出現(xiàn)過,由于卡拉夫拉火山(Krafla)的噴發(fā),加劇了附近板塊裂縫的生長,但冰島的類似事件發(fā)生在1975年至1984年之間,經(jīng)歷了10年的演化。而這次,達巴胡火山僅用了一周時間。
1978年11月6日,阿法爾地區(qū)的地表突然破裂,阿爾杜科巴火山在幾分鐘內(nèi)突然噴發(fā)。科學家研究表示,當年的火山就把非洲大陸同阿拉伯半島又分隔開1.2米。二十世紀七八十年代,關于這一阿法爾地區(qū)的研究,就曾為板塊構造學說奠定了堅實的基礎。
而對于此次阿法爾裂谷的新裂痕,賴特指出,是由于熔化巖石的注入造成,這在衛(wèi)星觀測上是第一次。而阿法爾地區(qū)一直沒有停止過運動,裂縫仍在增加,地面不斷下沉。以巴黎地質學實驗室教授克里斯托佛·維格尼為首的研究小組研究報告更是指出,隨著非洲板塊和阿拉伯板塊兩大板塊的不斷分裂,地面將會下陷,最終會為紅海和亞丁灣讓出道路。屆時,這些熾熱的火山將沉入海底,現(xiàn)在涌出的巖漿就將成為新海洋的堅實海床。
阿法爾地區(qū)地質巨變的序幕已經(jīng)拉開。隨著裂縫越來越多,紅海的生長與侵入將難以避免。如果阿法爾裂縫的斷面不斷延伸,最終與紅海對接,海水就會灌入這一地區(qū),新的大洋很可能因此誕生。雖然這個過程可能需要歷時數(shù)百萬年,但至少目前看起來無可避免。
事實上,東非裂谷帶的命運一直飽受科學家和公眾的關注。東非裂谷帶是地球表面最大裂谷的一部分,它從約旦向南延伸,穿過非洲,止于莫桑比克,總長6400千米,平均寬度48千米至64千米。在這個巨大的裂谷帶中,存在不止一個類似阿法爾地區(qū)這樣的裂縫區(qū)。
這些地區(qū)的存在為非洲大陸地質演化提供了許多變數(shù)。這一過程與數(shù)億年前,大西洋板塊分裂的情況非常相似。而阿法爾裂縫很可能成為由“四大洋七大洲”變成“五大洋八大洲”的引子。不過,在中國學者看來,最終的情況還是未知數(shù)。
“說非洲之角在幾百萬年后將斷開,帶有一些推測的成分。”魏文博指出,埃塞俄比亞北部和中部有大量的火山活動,早已是一種共識。裂縫的出現(xiàn),主要原因是地震的震源比較淺。地震頻繁,表明阿法爾地區(qū)正處于地球能量釋放階段。
所以,阿法爾裂縫快速加寬是這一時期的階段表現(xiàn)。若干年后,很可能出現(xiàn)一個平穩(wěn)期。
地球從不平靜
此前,不同板塊之間的運動學以至構造學的描述則多是在剛性板塊假定前提下進行的。不過,上世紀后期,空間測地技術高速發(fā)展。全球可公用的站點數(shù)據(jù)已近1000個,站點的分布已有較好的監(jiān)測全球板塊運動的能力。邊千韜指出:“根據(jù)這些站點數(shù)據(jù),我們可以觀測到歐亞、北美、太平洋、南美、非洲、印澳等六大板塊各自的運動矢量態(tài)勢。”這一工作開展已有數(shù)年,并積累了大量相關數(shù)據(jù)。中科院院士馬宗晉等科研人員通過對這些數(shù)據(jù)的分析,指出了地殼各板塊的運動方向。以歐亞板塊為例,從北大西洋洋脊東側開始,整個歐洲15個站點測出的運動矢量幾乎全部指向東北。烏拉爾山脈以東的亞洲大陸區(qū)和中東的3個站點指向東,再向東逐步指向東南,直至亞洲大陸的東緣。西北太平洋列島作為俯沖帶的上盤,即列島陸上部分未被俯沖拖帶下插部分的運動也是指向東南,這表明亞洲大陸正朝東南方向運動。
其他幾個主要的板塊的運動趨勢也較為明確,美洲西部往西運動,大西洋中脊在不斷生長,大西洋板塊向東西向擴展。而太平洋的發(fā)展則逐漸減速。
大陸漂移與板塊學說
大陸形成的板塊學說是地球科學界的主流觀點。德國氣象學家魏格納無意間發(fā)現(xiàn)大西洋兩岸的海岸形態(tài)恰好吻合———南美洲東部亞馬遜河河口恰好填補非洲大陸西部幾內(nèi)亞灣的空缺,而北美東海岸及中美洲的島群則恰好填補歐洲與非洲之間的空缺。1915年,魏格納發(fā)表《大陸與海洋的起源》一書,正式提出“大陸漂移學說”。
上世紀六十年代初,美國普林斯頓大學教授赫斯提出了海底擴張的概念,并得到古地磁學、地球年代學、海洋地質學等一系列學科新證據(jù)的支持。地學界普遍接受了活動論的觀點,并逐漸形成了“板塊構造學說”。
中國地質大學地球物理與信息技術學院教授魏文博解釋說,“板塊學說”認為地球上的大陸并不是靜止不動的,而是位于隨著熔巖或地表下巖漿的運動而移動。構造板塊上表層巖石圈就像一個剛性的薄板漂浮在熔融的地幔(例如軟流圈)之上,在地球應力的作用下,巖石圈可以移動、破裂、匯聚和消減。
邊千韜指出,“東非大裂谷的成因是由于板塊構造運動造成的,已經(jīng)得到了較多的認同。”而一年多前發(fā)生在阿法爾地區(qū)的裂谷,則將為板塊學說增添新的證據(jù)。
阿法爾裂縫內(nèi)部的巖漿沿著地表流動,裂口的運動將切斷內(nèi)陸,推動非洲和阿拉伯兩大構造板塊分離。最后拓寬位于非洲和阿拉伯半島之間的紅海,而位于阿拉伯構造板塊上的厄立特里亞和埃塞俄比亞東北部也將在新海島形成過程中分開,非洲大陸從而被分成兩部分。
“一般來說,我們強調(diào)更多的是板塊與板塊之間的運動,但阿法爾則可歸為板內(nèi)運動,”邊千韜指出這一過程與上億年前,大西洋板塊分離情況相似。此前,大西洋中脊推動美洲板塊與歐亞板塊和非洲板塊脫離,并以每年一兩厘米的速度加寬了大西洋。
■另解
七大洲可能重新聚攏
數(shù)百萬年后,地球版圖上將出現(xiàn)五大洋八大洲。也有研究者稱,10億年后,地球上所有的大洲將再次連成一片超級大陸。
2005年9月29日,俄羅斯《真理報》指出俄羅斯地質學家已制作了一個3D球形的現(xiàn)代地球動力學模型,而一個驚人的推斷也由此產(chǎn)生———地球上的七大洲在10億年后會重新連成一片“超級大陸”。
這個模型是由俄羅斯科學研究院的施密特地球物理學院科學家制作的,依據(jù)的原理正是七大洲漂浮在對流地幔上的地質構造理論。
模型制作者之一、俄地球動力學理論研究試驗室的負責人瓦雷里·特魯比特森指出,各大洲附近的海洋地殼只是暫時性地附著在各大洲的邊緣地殼之上。由于海洋地殼的比重大于大陸地殼,因此在大陸地殼的活躍部分,海洋地殼就會“滑落”到各大洲地殼的底部。而大陸板塊也將在地幔產(chǎn)生的巨大壓力下,不斷地被推動擠壓到一起。10億年后,地球上將再現(xiàn)一塊“超級大陸”。而屆時呈現(xiàn)的新的超級大陸也絕對不會是2億年前的模樣。
不過,這些未知的地球動態(tài),在魏文博、邊千韜等學者看來,有點像科幻片。有其推理的論據(jù),但再怎么精確,地球的運動卻是超乎其上的,“關于地球的內(nèi)部運動情況,我們還有很多問題解釋不清呢”。
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