一个由美国普渡大学地球物理学教授埃里克·加莱领导的国际研究小组在非洲坦桑尼亚测量到岩脉入侵引起的大陆断层位移。这次岩浆运动在两大板块之间留下了6英里长,5英尺宽的一块楔形岩浆墙,正是它造成了非洲两个构造板块的分离。有关此事的详细介绍刊登在《自然》杂志上(2008年12月11日)。
此前曾有报道,大洋下的薄地壳中发生过岩脉入侵事件。但是,仪器记录到厚层陆壳发生的岩脉入侵事件(具有确切的地点和时间),并确切观测到由此引起的断层滑动,还是第一次。
我们知道,没有足够强大的推拉力量,大陆板块的破裂和分离是难以想象的。然而,反复的岩脉入侵结果可能会使地壳在看起来相当小的力量作用下发生位移和破裂。这种地质活动的存在,为研究地球外壳、以及岩石圈的破裂和分离提供了关键的分析因素。
加莱小组研究人员认为,要使板块破裂,需要克服地球的岩石圈的力量。但是,我们从板块构造的计算可知大陆板块运动的力量远远没有大到足以完成这一任务,板块断开是多次地质活动的结果。那么断裂如何能发生?途径之一是添加推动系统,这正是岩脉入侵。
当岩脉入侵,岩浆在深处突破周围的岩石不断升高直至到达地表,因为岩浆的不断上升,岩浆填充和扩大了裂纹,并不断有新的裂缝产生和岩浆的填充,随着时间的推移,岩浆对周围岩石的热传递慢慢减弱,久而久之形成了垂直的岩墙或岩脉,岩浆就是这样一点点地使地壳破裂。
正是数百万年之间这些事件一遍又一遍地发生,最终将一个完整板块一分为二。在今天的坦桑尼亚,我们真正看到了古代海底盆地建造的最早形成阶段。
2007年夏季,加莱和他的合作者在坦桑尼亚湖的Natron流域观测到岩脉入侵事件,这一盆地在东非大裂谷东部分支的南端附近,该地区的索马里和努比亚构造板块正在分裂。
从坦桑尼亚北部一直到肯尼亚的内罗毕一系列的中等地震报告引起了研究小组的注意。几个月前法国合作者在Natron附近的盆地安装了地震仪,几乎覆盖了构造活动带的中心,两周内记录到了600多个小地震。坦桑尼亚的研究人员通过全球定位系统(GPS)测量Natron地区。加莱将这些测量数据与先前数据相比较来确定地球表面的断层位移。但这些断层的位移与预期的地震是不匹配的。地震的规模小而位移明显过大,这一点就导致了不寻常的事情发生。加莱预计,这些地震后不久,该地区的某个火山就进入爆炸性的喷发阶段,这也表明有岩浆活动,所以认为这可能就是岩脉入侵的结果。
加莱与同事们在卢森堡获得了雷达干涉测量资料,这些资料提供了详细的地面运动的图片。另一组比利时科学家前往该地区利用孔径雷达干涉测量数据,对13英里的开放裂缝进行实地观测和绘制相应的地图,对两组图片的对比分析,结果是一致的。
加莱说,综合我们所有的测量资料,特别是合成孔径雷达干涉测量资料,我们对该地区的地质活动只能解释为注入岩浆,如果我们只有全球定位系统数据或地震活动资料,这一点将是很难证明的。我们需要用所有方法来真正了解发生了什么。
岩脉入侵大部分时间是一个无震过程,这意味着它不会产生大地震或释放大量的使地面震动的能量,如果不具备先进的大地测量技术,在事件发生的过程中很容易错过对其进行精确测量的机会。加莱说,当你在遇到岩脉运动只有一种测量工具时,你是一半的盲人,你会丢失许多地球告诉我们的能揭示事件真相的东西。
摘自:国际地震动态
王瑀 高福旺 编译