研究解释了地球上最大的大陆裂谷“东非裂谷”不寻常的变形。信用:CC0公共领域（神秘的地球uux.cn）据弗吉尼亚理工大学（苏珊·艾尔比）：计算机模型证实，非洲超级隆起是东非裂谷系统下观察到的异常变形以及裂谷平行地震各向异性的原因。地球物理学家D. Sarah Stamps说，在大陆裂谷作用中，拉伸和断裂的混合作用深入地球内部。大陆裂谷作用涉及岩石圈的拉伸，岩石圈是地球最外层的坚硬层。随着岩石圈伸展变薄，其浅层区域经历脆性变形，伴随着岩石破裂和地震。斯坦普斯通过使用计算机建模和全球定位系统以毫米级的精度绘制地表运动来研究这些过程，他将一个断裂大陆的不同变形方式与玩橡皮泥进行了比较。弗吉尼亚理工大学科学学院地球科学系副教授斯坦普斯说:“如果你用锤子砸橡皮泥，它实际上可能会破裂。”。“但如果你慢慢把它拉开，橡皮泥就会伸长。所以在不同的时间尺度上，地球的岩石圈表现不同。”无论是拉伸还是断裂，伴随大陆裂谷而来的变形通常遵循与裂谷相关的可预测的方向模式:变形倾向于垂直于裂谷。东非裂谷系统是地球上最大的大陆裂谷系统，具有垂直于裂谷的变形。但在用GPS仪器测量裂谷系统超过12年后，斯坦普斯还观察到了与系统裂缝平行的反方向变形。她在大地测量学和构造物理学实验室的团队致力于找出原因。在最近发表在《地球物理研究杂志:固体地球》上的一项研究中，该团队利用该研究的第一作者Tahiry Rajaonarison开发的3D热机械模型探索了东非裂谷系统背后的过程，Tahiry Rajaonarison是新墨西哥理工大学的博士后研究员，他在弗吉尼亚理工大学获得博士学位，是Stamps实验室的成员。他的模型表明，裂谷系统不寻常的平行于裂谷的变形是由与非洲超级地幔柱相关的向北地幔流驱动的，这是一种巨大的地幔上涌，从西南非洲下方的地球深处升起，向东北方向穿过非洲大陆，随着向北延伸变得越来越浅。他们的发现，加上研究人员使用Rajaonarison的建模技术在2021年发表的一项研究中的见解，可能有助于澄清关于哪个板块驱动力主导东非裂谷系统的科学辩论，解释了垂直于裂谷和平行于裂谷的变形:岩石圈浮力，地幔牵引力，或两者都有。作为一名博士后研究人员，斯坦普斯开始利用GPS站的数据观察东非裂谷系统不寻常的平行于裂谷的变形，这些GPS站测量了来自大约25，000公里外的30多颗绕地球轨道运行的卫星的信号。她的观察给关于驱动裂缝系统的争论增加了一层复杂性。一些科学家认为东非的裂谷主要是由岩石圈浮力驱动的，这是一种相对较浅的力，主要归因于裂谷系统的高地形，被称为非洲超级井，以及岩石圈的密度变化。其他人指出水平地幔牵引力是主要的驱动力，这是由东非地下水平流动的地幔相互作用产生的更深层的力。该团队2021年的研究通过3D计算模拟发现，裂缝及其变形可能是由两种力的组合驱动的。他们的模型表明，岩石圈浮力是更可预测的垂直于裂谷的变形的原因，但这些力无法解释斯坦普斯的GPS测量发现的异常的平行于裂谷的变形。在他们新发表的研究中，Rajaonarison再次使用3D热力学建模，这一次专注于裂谷平行变形的来源。他的模型证实了非洲超级隆起是东非裂谷系统下观察到的异常变形以及平行于裂谷的地震各向异性的原因。斯坦普斯说，地震各向异性是岩石在特定方向上的取向或排列，以响应地幔流、熔体袋或岩石圈中预先存在的结构组构。在这种情况下，岩石的排列遵循非洲超级地幔柱向北地幔流的方向，这表明地幔流是它们的来源。Rajaonarison说:“我们说地幔流并没有驱动某些垂直于裂谷的东西方向的变形，但它可能导致平行于裂谷的异常向北变形。”“我们证实了以前的想法，即岩石圈浮力正在推动裂谷，但我们带来了新的见解，即异常变形可能发生在东非。”更多地了解大陆断裂的过程，包括这些异常的过程，将有助于科学家破解大陆断裂背后的复杂性，这是他们几十年来一直试图解决的问题。“我们对Rajaonarison博士的数值模拟结果感到兴奋，因为它提供了关于通过大陆裂谷塑造地球表面的复杂过程的新信息，”Stamps说。 东非大裂谷是世界大陆上最大的断裂带，气势宏伟，景色壮观，是世界上最大的裂谷带，有人形象地将其称为“地球表皮上的一条大伤痕”，古往今来不知迷住了多少人。世界上最长的裂谷带是什么？东非大裂谷的形成真相东非大裂谷 EastAfricanGreatRiftValley是世界大陆上最大的断裂带，从卫星照片上看去犹如一道很大的东非大裂谷卫星图片伤疤。当乘飞机越过浩翰的印度洋，进入东非大陆的赤道上空时，从机窗向下俯视，地面上有一条硕大无朋的“刀痕”呈现在眼前，顿时让人产生一种惊异而奇怪的感觉，这就是著名的“东非大裂谷”，亦称“东非大峡谷”或“东非大地沟”。这条长度相当于地球周长1/6的大裂谷，气势宏伟，景色壮观，是世界上最大的裂谷带，有人形象地将其称为“地球表皮上的一条大伤痕”，古往今来不知迷住了多少人。东非大裂谷的形成真相据地质学家们考察研究认为，大约3000万年以前，由于强烈的地壳断裂运动，使得同阿拉伯古陆块相分离的大陆漂移运动而形成这个裂谷。那时候，这一地区的地壳处在大运动时期，整个区域出现抬升现象，地壳下面的地幔物质上升分流，产生很大的张力，正是在这种张力的作用之下，地壳发生大断裂，从而形成裂谷。由于抬升运动不断的进行，地壳的断裂不断产生，地下熔岩不断的涌出，渐渐形成了高大的熔岩高原。高原上的火山则变成众多的山峰，而断裂的下陷地带则成为大裂谷的谷底。世界上最长的裂谷带是什么？东非大裂谷的形成真相东非大裂谷下陷开始于渐新世，重要断裂运动发生在中新世，大幅度错动时期从上新世一直延续到第四纪。北段形成红海，使阿拉伯半岛与非洲大陆分离；马达加斯加岛在几条活动裂谷扩张作用下，也与非洲大陆分裂开。裂谷分支这条裂谷带位于非洲东部，南起赞比西河口一带，向北经希雷河谷至马拉维湖 尼亚萨湖北部分为东西两支。东支裂谷带东支裂谷是主裂谷，沿维多利亚湖东侧，向北经坦桑尼亚、肯尼亚中部，穿过埃塞俄比亚高原入红海，再由红海向西北方向延伸抵约旦谷地，全长近6000千米。这里的裂谷带宽约几十至200公里，谷底大多比较平坦。裂谷两侧是陡峭的断崖，谷底与断崖顶部的高差从几百米到2000米不等。西支裂谷带大致沿维多利亚湖西侧由南向北穿过坦噶尼喀湖、基伍湖等一串湖泊，向北逐渐消失，规模比较小，全长1700多公里。东非裂谷带两侧的高原上分布有众多的火山，如乞力马扎罗山、肯尼亚山、尼拉贡戈火山等，谷底则有呈串珠状的湖泊约30多个。这些湖泊多狭长水深，其中坦噶尼喀湖南北长670千米，东西宽40千米～80千米，是世界上最狭长的湖泊，平均水深达1130米，仅次于北亚的贝加尔湖、红海为世界第三深湖。东非大裂谷的人类起源东非大裂谷是人类文明最古老的发源地之一，20世纪50年代末期，在东非大裂谷东支的西侧、坦桑尼亚北部的奥杜韦谷地，发现了具史前人的头骨化石，据测定分析，生存年代距今足有200万年，这具头骨化石被命名东非勇士为“东非人”。1972年，在裂谷北段的图尔卡纳湖畔，发掘出一具生代已经有290万年的头骨，其牲与现代人十分近似，被认为是已经完成从猿到人过渡阶段的典型的“能人”。1975年，在坦桑尼亚与肯尼亚交界处的裂谷地带，发现了距今已经有350万年的“能人”遗骨，并在硬化的火山灰烬层中发现了一段延续22米的“能人”足印。这说明，早在350万年以前，大裂谷地区已经出现能够直立行走的人，属于人类最早的成员。东非大裂谷地区的这一系列考古发现证明，昔日被西方殖民主义者说成的“野蛮、贫穷、落后的非洲”，实际上是人类文明的摇篮之一，是一块拥有光辉灿烂历史文明的土地。在人类起源的问题上，有两个概念：人科的起源和智人 晚期智人即现代人的起源。从目前的化石资料来看，对于人科的共同祖先约700万年前至500万年前起源于非洲的观点，学术界并无太大争议。对于智人的起源，学术界则存在两种假说。很多科学家支持“非洲起源说”，即目前生活在世界各地的现代人类的祖先在大约20万年前起源于非洲，然后在距今10万年以内离开非洲，向亚洲和欧洲扩散。还有少数科学家支持“多地区进化说”，认为各大洲人种是由当地的早期人类连续进化而来，即现代人是在欧亚非各自起源。自1980年代后期以来，一系列DNA研究证据为现代人非洲起源说提供了强有力的支持。但“非洲起源说”有一个缺陷：缺乏10万年前至20万年前现代人化石的支持。1997年，美国科学家怀特率领的国际研究组在埃塞俄比亚阿法盆地发现了3块人类头骨化石。几年后，他们在《自然》杂志上发布了轰动学界的研究结果。这些头骨化石的生存年代为距今约16万年前，是当时所发现的最古老的现代人化石。这一发现为非洲起源说增加了主要砝码。今年2月，《自然》杂志发表文章称，科学家证实，1967年在埃塞俄比亚发现的两个人类头骨化石距今已有19.5万年古代。此前曾认为这两个头盖骨有15.4万年到16万年古代。这为现代人起源于非洲提供了新的证据中国人不是北京猿人的后代？中国科学院院士、中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴新智早在1984年就与美国和澳大利亚的同行共同提出了“多地区进化说”：自100万至200万年前直立人从非洲扩散到世界其他大陆以后区别独立演化为现代的非洲人、亚洲人、大洋洲人和欧洲人，在每个地方都按连续进化方式演化，产生现代人。他认为自100多万年前东非直立人进入中国后，中国的古人类就连续进化，同时附带了少量与境外人群的杂交。也就是说，约50万年前的北京猿人仍是中国人的祖先。复旦大学生命科学院从1997年开始采集中国各个民族的DNA样本，在对近2万个DNA样本进行分析后，得出结论：在10万年前左右，现代智人逐渐迁移出非洲，来到中亚，其中一些人在当地定居，人类进一步分化。大约到了4—6万年前，一部分人迁移到了东亚，进入到了中国大陆；经过4万年的演化，这部分人逐渐分支，产生了56个民族。复旦大学生命科学院院长金力指出，现代人是单一生物，而各地猿人却属于不同生物，只有东非猿人走上了向现代人进化的道路，故北京古猿人不可能成为中国人的祖先。