非洲大陸正在分裂

熊敬

2005年9月的一天，埃塞俄比亞北部阿法爾三角地帶（東非大裂谷最北端的一個三角洼地）的一些游牧部落經(jīng)歷了他們從未遭遇的怪事。牧民們發(fā)現(xiàn)，他們腳下的土地突然開始劇烈晃動，兩周內(nèi)阿法爾三角地震發(fā)生的次數(shù)竟然高達數(shù)百次。地震在地面上留下了一條長約65千米、最寬處長約8米的大裂縫。緊隨其后出現(xiàn)的另一條裂縫中，煙塵像火山爆發(fā)般噴涌而出，遮天蔽日長達數(shù)日。受到驚嚇的牧民不能理解發(fā)生在眼前的恐怖景象，還以為是因為自己不夠虔誠，所以上天降下懲罰。

阿法爾三角是一片面積巨大的沙漠，域內(nèi)遍布滾燙的間歇泉和汽孔，著名的熔巖湖“地獄之門”就坐落其中，再加之這里奇異的鹽湖、硫黃湖構(gòu)造，難怪人們將阿法爾三角稱為“地球上的異世界”。因為它是東非大裂谷的構(gòu)造段之一，所以地質(zhì)活動頻繁也顯得合情合理。但強烈且密集的地震活動卻引起了一些地質(zhì)學家的警覺，他們認為，這次事件只是一個引子，預示著更大規(guī)模的地質(zhì)巨變可能即將來臨。

一個新的海洋將誕生在非洲？

東非的這場巨變還要追溯到2億多年前，在那個屬于恐龍的時代，地球表面只有一塊完整的泛古陸。但在大陸的深層，板塊運動形成的裂縫逐漸將泛古陸分割成七塊新大陸。在阿法爾三角的下方，成百上千萬年的時間里，滾燙的熔巖一直在不斷膨脹中，這個過程進行得十分緩慢，但卻從未停止過。人們曾篤信現(xiàn)在的大陸經(jīng)過長期板塊運動后，已經(jīng)放慢了腳步，進入穩(wěn)態(tài)，其實卻不然。地質(zhì)學家指出，大陸的數(shù)量不但會增加，大陸板塊的遷移甚至可能“提速”。種種躁動跡象表明，阿法爾三角極有可能成為現(xiàn)代人類進化完成以來第一塊分裂出去的大陸。

科學家根據(jù)從2005年阿法爾三角頻繁的地質(zhì)活動中收集到的數(shù)據(jù)，推測在未來1000萬年內(nèi)，非洲大陸將發(fā)生分裂。阿法爾三角這個可以算得上全世界最干燥、最炎熱的沙漠將變?yōu)橐粋€新生的海洋。

現(xiàn)在的問題在于，一直以來人們對于非洲大陸分裂的傳統(tǒng)觀點很有可能都是錯的。因為近年來對東非大裂谷的研究結(jié)果表明，大裂谷的活動并不符合科學家的預測。發(fā)生在阿法爾三角的一切，恰恰是大自然給現(xiàn)代地質(zhì)理論的一次提醒，并且很可能可以幫助科學家最終理解為什么有些大裂谷能夠?qū)⒋箨懛指铋_來，而其他的大裂谷非但沒有分開大陸，反而給了大陸修復“傷口”的機會。

大陸分裂就好像分餅

艾倫·納普是一名美國地質(zhì)科學家。2018年1月，艾倫來到埃塞俄比亞西北小城德巴爾克附近，從此前她在東非各處放置的11臺記錄設(shè)備中的1臺中回收數(shù)據(jù)。她在郊外的草原上花了數(shù)小時才找到設(shè)備。隨后，她拿出隨身攜帶的筆記本電腦開始處理數(shù)據(jù)。她的出現(xiàn)和異常舉動引起了當?shù)厝说淖⒁?，盡管這有些危險，但艾倫沒心思顧及這些，她的注意力全部集中在這臺她一年前安裝于此的設(shè)備上。這臺設(shè)備裝有GPS模塊，會每隔30秒記錄下所在地的精確位置，并將數(shù)據(jù)存儲起來。因此，這臺設(shè)備和其他10臺設(shè)備記錄下的位移，將有助于科學家了解東非大裂谷的活動模式。

埃塞俄比亞西北地區(qū)最早的一次地質(zhì)巨變可以追溯到大約3000萬年前（此時阿拉伯半島還和非洲大陸緊緊相連），當時地下的地幔柱開始猛烈上升，導致位于其上方的地殼也被陡然抬高。因為地殼無法承受膨脹過程中積累的應力，最終在表面出現(xiàn)了許多裂縫，這和剛出爐的烤蛋糕項部的開裂很類似。

從裂縫中涌出的熔巖迅速冷卻，以玄武巖的形式留在地表。由于玄武巖過于致密，位于其下方的地表受壓后逐漸下降，平地被壓成新的裂谷，并在水流的侵蝕下變得更寬、更深。當?shù)乇淼暮０蔚陀谟《妊蟮暮Ｆ矫鏁r，海水大量涌入裂谷，最終形成的亞丁灣和紅海將阿拉伯和努比亞構(gòu)造板塊分割開來。一直以來，人們以為這就是非洲板塊分裂的最終狀態(tài)，殊不知，大陸分裂的劇本才上演了一個開頭。

在此后，大約過了1500萬年，同一個地幔柱又再次上升，漸漸在地面上形成了第二條裂谷，它的走向幾乎垂直于上一條裂谷。這條后來形成的裂谷就是現(xiàn)在貫穿東非、長約6500千米的東非大裂谷系統(tǒng)。事實是東非大裂谷正在將非洲大陸板塊再次分割為努比亞和索馬里兩個板塊。

阿法爾三角位于地幔柱中心的正上方，它所在的位置也是三個大陸板塊的交匯點。這三個板塊正在以不同的速度緩慢分離。如果以努比亞板塊為參照，阿拉伯板塊正以平均每年2厘米——相當于人類腳趾甲的生長速度移動。這造成阿法爾三角向東北方向移動，但因為索馬里板塊正以每年約0.5厘米的速度向澳大利亞移動，阿法爾三角同時也向東南方向移動。也就是說，兩個方向的作用力最終會撕碎阿法爾三角。

更讓地質(zhì)學家頭疼的是，索馬里板塊和努比亞板塊的分離過程并不像用手分餅那么干脆。事實上，人們目前觀測到的東非大裂谷系統(tǒng)的分裂過程，更像是在緩緩拉開一條拉鏈。東非大裂谷北部開裂最大，形成年代也最早；南部地區(qū)開裂最小，形成年代也離現(xiàn)在最近。衛(wèi)星拍攝的照片顯示整個東非大裂谷呈北寬南窄的龍卷風形。東非大裂谷北部一段名為“埃塞俄比亞大裂谷”的區(qū)域，板塊已經(jīng)幾乎完全分離，如果想要了解大陸分裂可能帶來哪些影響，來這里就能看到了。

大陸也能修復裂谷

最讓科學家不解的是，以前關(guān)于非洲大陸分裂的預測都失敗了?？茖W家過去一直以為，大陸的分裂過程就好像把一塊餅緩緩撕開。但事實是，這個過程更類似撕開一塊剛出爐的熱餅。因為溫度的關(guān)系，熱餅比冷餅有更好的延展性：當你用雙手抓住餅的兩端用力撕扯時，餅首先會被拉抻變長，但并沒有斷裂，我們能用雙手感覺到餅的彈性。當餅被抻到一定程度，裂縫才開始形成。但此時無論你施加多大的力量，也只會形成一道裂縫。類似的過程也發(fā)生在東非大裂谷，因為板塊運動拉扯地表，東非大裂谷承受了幾乎全部的拉扯力，變得越來越寬，越來越深。

地殼裂縫很容易成為熔巖的出口，這些熔巖又能修復裂縫。2005年，阿爾法沙漠某地的地殼溫度陡然升高，地面突然下沉3米多，并迅速向兩側(cè)開裂。在接下來的3周內(nèi)，該地遭受了160多次地震，形成了一道長約500米，最寬處約9米的大地裂，相當于正常板塊運動400年造成的地表變化。從裂縫中涌出的熔巖總量多達75億噸，這相當于給每個地球人1噸巖石。在后續(xù)五年中，熔巖瘋狂涌入相鄰的13個地下斷層，把3000多萬年間板塊運動造成的裂縫又給修復好了。

因為阿法爾三角曾經(jīng)多次發(fā)生類似2005年的那種情況，在大量垂直走向的玄武巖的壓實作用下，地殼變得越來越薄弱，地表下沉到了海拔以下約100米處。薄弱的地層在地幔柱面前更加不堪一擊?？茖W家由此推測，地殼形成的第一道開裂，將持續(xù)遭受后續(xù)的所有拉扯作用。

其實，從20世紀60年代板塊構(gòu)造學說誕生之日起，地質(zhì)學家就做出了如上猜測。2005年阿法爾三角事件，剛好給了包括艾倫等在內(nèi)的地質(zhì)科學家一個千載難逢的驗證理論的機會。但艾倫偏偏沒有去調(diào)查開裂內(nèi)部，反而將目光對準了一些從未有科學家注意到的區(qū)域——開裂的外部地區(qū)。2011年，艾倫和她的導師本迪克在從蘇丹到索馬里的一路上安裝了11臺全球定位系統(tǒng)設(shè)備。在過去的整整三個冬季中，艾倫把幾乎全部時間放在收集距離大裂谷約100千米，接壤非洲大陸的多個地區(qū)的位移數(shù)據(jù)。

如果埃塞俄比亞的其他地塊同樣受到拉扯作用，這將顛覆傳統(tǒng)的關(guān)于板塊分裂的理論模型，并完全推翻之前人們對于泛古陸分裂過程的理解。目前科學家已經(jīng)找到了一些眉目，艾倫等人根據(jù)最初幾年收集到的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，拉扯大陸的力量很可能并不僅僅作用在大裂谷地區(qū)，現(xiàn)在科學家只是在等待大地向我們透露更多信息。

發(fā)生在科學界的大分歧

艾倫等人安裝的設(shè)備除1臺遭破壞外，其余10臺都保存完好，并順利記錄到了歷年來的位移數(shù)據(jù)。所有傳統(tǒng)觀點都認為，大陸的拉伸會完全集中在大裂谷地區(qū)，尤其是埃塞俄比亞這種成熟的開裂區(qū)，更躲不開這條鐵律。但本迪克的研究發(fā)現(xiàn)，埃塞俄比亞全國20%的地殼拉伸都發(fā)生在大裂谷外圍。東非這塊“餅”竟然在不應該拉長的地方被拉長了。這是為什么？

地質(zhì)科學界有種新觀點，地球引力可能要負一定的責任。埃塞俄比亞高原素有“非洲屋頂”的稱號，這里集中分布了一些海拔在4000米以上的高峰。但同時，高原也向山腳處的地面施加了巨大的壓力。這就好比你用橡皮泥搓了一個球，雖然這個球十分渾圓，但只要在桌面上放一段時間，橡皮泥球就會在自身的重力下變得越來越扁。在自然界，這樣的形變也發(fā)生在青藏高原和安第斯山等地區(qū)。這也就解釋了為什么拉伸會出現(xiàn)在大裂谷以外的地區(qū)。

讓地質(zhì)學界更加興奮的是，一個驚人的發(fā)現(xiàn)讓這種理論變得更加可信。2012年，美國科學家在埃塞俄比亞全境安裝了35臺地震儀，這些儀器能夠探測到埃塞俄比亞全國40個旋轉(zhuǎn)構(gòu)造的地震活動。他們的目的是探測出埃塞俄比亞地殼下方一些高溫但致密度略低的半熔融熔巖流。

在此之前的許多研究已經(jīng)精確指出了位于阿法爾三角下方的地幔柱的位置，絕大多數(shù)觀點都認為大裂谷以外地區(qū)的地下溫度應該不高，至少不會超過大裂谷內(nèi)部的地下溫度。但這次發(fā)現(xiàn)的實際情況卻剛好相反：大裂谷周圍的地下同樣出現(xiàn)了零星高溫區(qū)域，因此科學家懷疑除了主地幔柱外，還有一些“旁枝”也穿透了地殼。非洲大陸不但在原先認為不可能的地區(qū)出現(xiàn)了地殼拉伸，還在大裂谷以外的地區(qū)出現(xiàn)了地下高溫區(qū)。

而旁枝的出現(xiàn)，也許會加速非洲大陸的分裂進程。就好像如果我們把橡皮泥球加熱，加快其中的分子運動速度，橡皮泥球會更容易扁平化。雖然科學家目前還無法確定埃塞俄比亞高原被拉伸背后的原因到底是地熱還是重力，也不能確定裂谷周圍出現(xiàn)的高溫區(qū)和拉伸區(qū)域是否符合典型的裂谷分裂模式，但至少科學家能肯定一點：過去50年里建立的大陸運動標準模型是不準確的。因為在東非大裂谷所發(fā)生的一切，已經(jīng)違背了所有地質(zhì)教科書上的金科玉律。

當意識到這個問題后，一些科學家提出了另一種觀點：為什么有些裂谷可以分裂大陸，而其他的則失敗了？東非大裂谷有沒有可能幫助科學家回答這個難題？在距今約11億年前，一條長度超過1600千米的大裂谷險些將北美大陸‘腰斬”，由于種種未知原因，這條大裂谷的“計劃”未能得逞，北美大陸也得以保持完整。如果大陸分裂是建立在一系列地質(zhì)事件按照嚴格的順序依次發(fā)生的基礎(chǔ)上，那就能解釋為什么有些裂谷系統(tǒng)沒能成功將大陸分裂開來。因為一個過程需要的步驟越多，中間出錯的可能性越大，失敗的概率也就越大。

但也有可能，大裂谷周圍出現(xiàn)的零星高溫點預示著大裂谷的分裂計劃將以失敗告終。因為大裂谷附近出現(xiàn)的開裂越多，釋放拉伸應力的出口也就越多，大陸分開的可能性也就越低。

盡管許多科學家已經(jīng)十分確信非洲將裂開，但科學界對東非未來的命運依然沒有下絕對定論。一些科學家認為，僅憑短期內(nèi)對埃塞俄比亞地區(qū)的觀測，不足以斷定非洲大陸的未來。而另一些科學家則表示，雖然東非大裂谷的分裂過程和標準大陸分裂模型有多處相悖，但并不會影響最后的結(jié)果，非洲大陸依然會如科學家們預測的那樣分裂，大量關(guān)于非洲多處出現(xiàn)地殼拉伸的觀測結(jié)果也在很大程度上確定了這種可能性。對此，有美國科學家認為，紅海必定會向更遠的南部擴張，淹沒阿法爾三角，并最終淹沒整個埃塞俄比亞大裂谷，這個結(jié)局可能要幾百萬年后才會來到，但這一切幾乎可以說是注定要發(fā)生的。

但這一觀點低估了一點，那就是大裂谷的北部地區(qū)已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。在數(shù)千萬年的歲月中，阿法爾三角地區(qū)被拉扯得遍布裂痕，這些裂縫又被熔巖填補，現(xiàn)在整個阿爾法地區(qū)的地殼基本上完全玄武巖化。雖然這里現(xiàn)在依然是陸地，但它已經(jīng)不再是大陸地殼，而具備了海洋地殼的特征?？梢哉f，除了沒有海水，阿法爾三角已經(jīng)是一片大海了。

近年來，東非大裂谷吸引了全世界不同學科的科學工作者，他們都不想錯過這個億萬年都難逢一次的寶貴機會。對地質(zhì)科學工作者來說，東非大裂谷的意義更加可貴。在以往，地質(zhì)科學家只能通過挖掘沉積巖，才能了解在遙遠的過去地球上發(fā)生的種種地質(zhì)事件。而東非大裂谷卻是個例外，因為人類有緣親歷這場大規(guī)模的大陸變遷。在比恐龍時代還遙遠的過去，我們腳下的地球深處就在不斷變化和運動著，而人類對板塊研究的時間尺度實在是太短了。如果將地球誕生到今天的46億多年的時間壓縮成1天，那么，人類對板塊活動的觀測時間還不到1秒。僅僅憑借我們已經(jīng)掌握的信息，人類沒有絕對的把握可以斷定東非大陸的分裂過程一定加快了腳步。但是，我們可以肯定的是，大陸板塊的運動從未停歇，今天人類生活的時代也絕非板塊運動的終點。