在埃塞俄比亚阿法尔地区下方，科学家发现了从地球深处升起的脉动熔岩波——这种地质心跳最终可能导致非洲一分为二。这些规律性的地幔物质涌动正在帮助拉伸和减薄大陆地壳，为数百万年后新海洋的形成创造条件。这些脉冲并非随机发生：它们遵循着由上方构造板块塑造的模式，并根据板块的厚度及其分离速度表现出不同的特征。
这些脉冲正在逐渐撕裂大陆，并形成一个新的大洋。
这项发表在《自然-地球科学》上的研究结果表明，埃塞俄比亚的阿法尔地区下方存在一个热的地幔柱，它像跳动的心脏一样向上脉冲。
研究团队的发现揭示了来自深部地幔的热物质的上涌流如何在很大程度上受到其上方构造板块——地球地壳的巨大固体板块——的影响。
数百万年来，当构造板块在像阿法尔这样的裂谷带被拉张分开时，它们会拉伸并变薄——几乎像柔软的橡皮泥——直到最终破裂。这种破裂标志着一个新海洋盆地的诞生。
第一作者艾玛·瓦茨博士在南安普顿大学进行了这项研究，现就职于斯旺西大学。她说：“我们发现阿法尔下方的地幔并非均匀或静止的——它会脉动，并且这些脉冲携带着独特的化学印记。这些部分熔融地幔的上升脉冲被上方的裂谷板块引导汇聚。这对于我们思考地球内部与其表面之间的相互作用至关重要。”
该项目涉及来自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、德国的GEOMAR、都柏林高级研究所、亚的斯亚贝巴大学以及德国地球科学研究中心GFZ。
窥视地球内部的窗口
阿法尔地区是地球上三个构造裂谷交汇的罕见地点：主埃塞俄比亚裂谷、红海裂谷和亚丁湾裂谷。
地质学家长期以来一直怀疑该地区下方存在一个有时被称为地幔柱的热地幔上涌体，它推动了地壳的伸展和未来海洋盆地的诞生。但直到现在，人们对这个上涌体的结构，或者它在裂谷板块下方的行为方式知之甚少。
研究团队从整个阿法尔地区和主埃塞俄比亚裂谷采集了130多份火山岩样本。
他们利用这些样本，结合现有数据和先进的统计模型，研究了地壳和地幔的结构，以及其中所含的熔体。
他们的研究结果表明，在阿法尔地区下方存在一个单一、不对称的地幔柱，其具有横跨裂谷系统重复出现的独特化学条带，如同地质条形码。这些模式的间隔变化取决于每个裂谷分支的构造条件。
该研究的合著者、南安普顿大学地球科学教授汤姆·格农说：“这些化学条纹表明地幔柱像心跳一样在脉动。这些脉冲的表现似乎因板块的厚度及其拉张速度而异。在像红海这样扩张较快的裂谷中，脉冲传播得更高效、更规则，就像脉冲通过狭窄的动脉一样。”
与火山活动和地震的联系
这项新研究显示，阿法尔地区下方的地幔柱并非静止不动，而是动态的，并且对其上方的构造板块做出响应。
该研究的合著者、南安普顿大学和佛罗伦萨大学地球科学副教授德里克·凯尔博士说：“我们发现深部地幔上涌的演化与上方板块的运动密切相关。这对我们如何解释地表火山活动、地震活动以及大陆破裂过程具有深远影响。”
凯尔补充道：“这项工作表明，深部地幔上涌体可以在构造板块底部流动，并有助于将火山活动集中到构造板块最薄的区域。后续研究包括理解地幔流在板块下方发生的方式和速率。”
瓦茨博士补充道：“正如我们在本项目中所做的那样，与不同机构的、具有不同专业背景的研究人员合作，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。如果不使用多种技术，就很难看到全貌，就像在没有所有拼图块的情况下拼图一样。”