非洲大陆下方的一次巨大涌动可能导致大陆分裂——并形成新的海洋

这些脉动正逐渐撕裂大陆，形成新的海洋。

发表在《自然·地球科学》上的研究结果表明，埃塞俄比亚的阿尔法尔地区下方存在着一个如心跳般向上脉动的热地幔柱。

该团队的发现揭示了来自深部地幔的热物质上升流如何受到其上方的构造板块——巨大的固态地壳板块——的强烈影响。

数百万年来，当构造板块在像阿尔法尔这样的裂谷带被拉开时，它们会伸展变薄——几乎像软的塑料泥——直至破裂。这种破裂标志着新洋盆的诞生。

主要作者艾玛·瓦茨博士（她在南安普顿大学进行了这项研究，现任职于斯旺西大学）表示："我们发现阿尔法尔下方的地幔并非均匀或静止的——它会脉动，这些脉动携带着独特的化学特征。这些部分熔融地幔的上升脉动被上方的裂谷板块所引导。这对于我们理解地球内部与地表之间的相互作用至关重要。"

该项目汇集了来自10个机构的专家，包括南安普顿大学、斯旺西大学、兰卡斯特大学、佛罗伦萨大学和比萨大学、德国GEOMAR研究所、都柏林高等研究院、亚的斯亚贝巴大学以及德国地球科学研究中心（GFZ）。

窥探地球内部的窗口

阿尔法尔地区是地球上罕见的三个构造裂谷交汇之处：埃塞俄比亚主裂谷、红海裂谷和亚丁湾裂谷。

地质学家长期怀疑该区域下方存在一个热的地幔上涌流（有时称为地幔柱），有助于驱动地壳扩张和未来洋盆的诞生。但在此之前，人们对此上涌流的结构或其如何在裂谷板块下方活动知之甚少。

该团队从阿尔法尔地区及埃塞俄比亚主裂谷各处收集了130多份火山岩样本。

他们利用这些样本，加上现有数据和先进的统计模型，研究了地壳和地幔的结构及其所含熔体。

他们的结果表明，阿尔法尔地区下方存在一个单一的、不对称的地幔柱，其具有独特的化学条带，这些条带在整个裂谷系统中重复出现，如同地质条形码。这些条带的间距根据各裂谷臂的构造条件而变化。

南安普顿大学地球科学教授、该研究的合著者汤姆·杰农表示："化学条纹表明地幔柱在脉动，犹如心跳。这些脉动似乎会根据板块的厚度及其被拉开的速度而表现不同。在像红海这样扩张较快的裂谷中，脉动传播得更有效、更规律，如同搏动穿过狭窄的动脉。"

与火山活动和地震的联系

这项新研究表明，阿尔法尔地区下方的地幔柱并非静态，而是动态的，并响应其上方的构造板块。

南安普顿大学和佛罗伦萨大学地球科学副教授、该研究的合著者德里克·基尔博士说："我们发现深部地幔上涌流的演化与上方板块的运动密切相关。这对于我们如何解释地表火山活动、地震活动以及大陆裂解过程具有深远意义。"

"这项工作表明，深部地幔上涌流可以在构造板块底部下方流动，并有助于将火山活动集中到构造板块最薄之处。后续研究包括了解地幔流在板块下方如何发生以及以何种速率发生，"基尔补充道。

瓦茨博士补充说："与不同机构、拥有不同专长的研究人员合作，就像我们在这个项目中所做的，对于揭示地球表面下发生的过程并将其与近代火山活动联系起来至关重要。不使用多种技术，就很难看清全貌，就像拼图时缺少所有碎片一样。"