計算機模擬證實，在東非大裂谷系統(tǒng)下方探測到的不尋常變形和裂谷平行地震各向異性是非洲超級巖漿柱造成的。地球物理學家莎拉-斯坦普斯（D. Sarah Stamps）解釋說，大陸裂解是地球深處拉伸和斷裂的結(jié)合。這一過程與巖石圈（地球的剛性外層）的伸長有關(guān)。隨著巖石圈變得更加緊繃，巖石圈的上部會發(fā)生脆性變化，從而導致巖石斷裂和地震。
薩拉-斯坦普斯（D. Sarah Stamps）領(lǐng)導的研究利用三維熱力學建模發(fā)現(xiàn)，非洲超級隆起--一個巨大的地幔上涌--導致了在東非大裂谷系統(tǒng)中觀察到的不尋常的裂谷平行變形。這增加了圍繞驅(qū)動斷裂的主要力量的爭論的復雜性，表明巖石圈浮力和地幔牽引力相結(jié)合。
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斯坦普斯通過計算機建模和全球定位系統(tǒng)以毫米級精度繪制地表運動圖來研究這些過程，他把大陸裂谷的不同變形方式比作玩"硅膠泥"。
弗吉尼亞理工大學理學院地球科學系副教授斯坦普斯說："如果你用錘子敲打硅膠泥，它實際上會破裂。但如果你慢慢地把它拉開，硅膠就會拉伸。因此，在不同的時間尺度上，地球巖石圈的表現(xiàn)是不同的。"
無論是拉伸還是斷裂，大陸裂縫產(chǎn)生的形變通常遵循與裂縫相關(guān)的可預測方向模式： 變形往往與裂谷垂直。東非大裂谷系統(tǒng)是地球上最大的大陸裂谷系統(tǒng)，它就具有這種垂直于裂谷的變形。但是，在使用全球定位系統(tǒng)儀器對裂谷系統(tǒng)進行了長達 12 年多的測量后，斯坦普斯也觀測到了與裂谷系統(tǒng)平行的反方向變形。她在大地測量學和構(gòu)造物理學實驗室的團隊一直在努力尋找原因。
助理教授莎拉-斯坦普斯（D. Sarah Stamps）。資料來源：弗吉尼亞理工大學
在最近發(fā)表在《地球物理研究雜志》（Journal of Geophysical Research）上的一項研究中，研究小組利用三維熱力學模型探索了東非大裂谷系統(tǒng)背后的過程，該模型由該研究的第一作者塔希里-拉喬納里森（Tahiry Rajaonarison）開發(fā)。他的模型顯示，裂谷系統(tǒng)不尋常的、裂谷平行的變形是由與非洲超級隆起相關(guān)的向北地幔流驅(qū)動的，非洲超級隆起是一個巨大的地幔上涌，從西南非洲地下的地球深處升起，向東北方向穿過非洲大陸，隨著向北延伸變得越來越淺。
他們的發(fā)現(xiàn)與研究人員利用 Rajaonarison 的建模技術(shù)于 2021 年發(fā)表的一項研究中的見解相結(jié)合，有助于澄清科學界關(guān)于哪種板塊驅(qū)動力主導東非大裂谷系統(tǒng)的爭論，從而解釋其垂直于裂谷和平行于裂谷的變形：巖石圈浮力、地幔牽引力或兩者兼而有之。
作為一名博士后研究員，斯坦普斯開始利用全球定位系統(tǒng)站的數(shù)據(jù)觀測東非大裂谷系統(tǒng)不尋常的、裂谷平行的形變，這些數(shù)據(jù)站從大約 2.5 萬公里外測量來自 30 多顆環(huán)繞地球運行的衛(wèi)星的信號。她的觀測結(jié)果為圍繞裂谷系統(tǒng)驅(qū)動因素的爭論增添了一層復雜性。
一些科學家認為，東非的斷裂主要是由巖石圈浮力驅(qū)動的，這種浮力相對較淺，主要歸因于斷裂系統(tǒng)的高地形（即非洲超海灣）和巖石圈的密度變化。還有人指出水平地幔牽引力是主要的驅(qū)動力，它是與東非地下水平流動的地幔相互作用而產(chǎn)生的更深層的力。
研究小組 2021 年的研究通過三維計算模擬發(fā)現(xiàn)，裂谷及其變形可能是由這兩種力量共同驅(qū)動的。他們的模型顯示，巖石圈浮力是造成更可預測的、與裂谷垂直的變形的原因，但這些力量無法解釋斯坦普斯的全球定位系統(tǒng)測量所發(fā)現(xiàn)的異常的、與裂谷平行的變形。
在他們最新發(fā)表的研究中，Rajaonarison 再次使用了三維熱力學模型，這次他重點研究了裂谷平行變形的來源。他的模型證實，在東非大裂谷系統(tǒng)下觀察到的異常變形和裂谷平行地震各向異性是由非洲超級卷積造成的。
斯坦普斯說，地震各向異性是巖石在特定方向上的定向或排列，是對地幔流動、熔塊或巖石圈中預先存在的結(jié)構(gòu)構(gòu)造的反應(yīng)。在這種情況下，巖石的排列與非洲超級火山口向北的地幔流動方向一致，這表明地幔流動是巖石的來源。
Rajaonarison說："我們的意思是，地幔流動并沒有驅(qū)動某些變形的東西向、與裂谷垂直的方向，但它可能導致了與裂谷平行的異常向北變形。我們的研究證實了之前的觀點，即巖石圈浮力是裂谷的驅(qū)動力，但我們也帶來了新的見解，即異常形變可能發(fā)生在東非"。
更多地了解大陸裂解的過程，包括這些異常的過程，將有助于科學家們破解大陸斷裂背后的復雜性，幾十年來他們一直在嘗試破解大陸斷裂。斯坦普斯說："我們對拉賈奧納里森博士的數(shù)值建模結(jié)果感到興奮，因為它提供了關(guān)于通過大陸裂解塑造地球表面的復雜過程的新信息。"
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