计算机模型正在帮助科学家解释东非大裂谷系统下方一种令人困惑的变形模式。结果表明，非洲超级地幔柱——一股来自地球深处的热地幔物质的巨大上涌——是导致沿着裂谷平行的异常运动以及地震波在下方岩石中传播的匹配模式的源头。大陆裂谷的发生是当地球的坚硬外壳开始拉伸和变薄时。这个被称为岩石圈的外壳包括地壳和最上层的地幔。随着岩石圈的拉伸，它的行为可能会因施加压力的速度和位置而异。在地表附近，岩石可能会断裂，产生断层和地震。而在更深的地方，热物质则可以更渐进地变形。地球物理学家D. Sarah Stamps将这些不同的行为比作愚蠢的橡皮泥。她说：“如果你用锤子敲打愚蠢的橡皮泥，它真的会裂开和破碎。但如果你慢慢撕扯它，愚蠢的橡皮泥就会拉伸。因此，在不同的时间尺度上，地球的岩石圈以不同的方式表现。”在大多数大陆裂谷中，变形遵循相对可预测的模式。通常最强的运动发生在垂直于裂谷的方向，即地壳被拉开的方向。东非大裂谷系统是地球上最大的大陆裂谷系统，确实显示出预期的裂谷垂直变形。但Stamps在进行超过12年的GPS测量后发现了其他现象。该地区的某些部分也沿着裂谷本身的方向发生了变形。这种意外的运动成为她团队在大地测量与构造物理实验室中的一个中心谜团。非洲深处的巨大超级地幔柱 在《地球物理研究杂志》上发表的一项研究中，研究人员利用三维热机械模型调查可能产生异常变形的因素。该模型由第一作者Tahiry Rajaonarison开发，他是新墨西哥理工大学的博士后研究员，在Stamps的实验室工作期间获得了他的博士学位。模拟结果表明，裂谷平行运动与与非洲超级地幔柱相关的向北地幔流动有关。非洲超级地幔柱是一个巨大的上升地幔物质区，位于非洲西南部深处，向东北方延伸穿越整个大陆。随着其向北移动，其在地表下的深度逐渐变浅。根据模型，这种深地幔流动可以解释不符合被拉伸的大陆所期望的简单模式的变形。两个力量可能在塑造裂谷 这些发现还为长期以来关于是什么驱动东非大裂谷系统的辩论提供了新证据。科学家们通常集中在两种主要可能性上：岩石圈浮力作用、地幔牵引作用，或两者的某种组合。岩石圈浮力作用相对靠近地表。它们受到岩石圈内部高低和密度差异的影响。在东非，一个重要的特征是非洲超级隆起，一个广泛的异常高地带。地幔牵引作用起源于地球更深处。它们来源于岩石圈下方地幔物质的运动，以及流动的地幔可以施加在其上方坚硬板块上的力量。Stamps在担任博士后研究员时首次开始记录这种异常的裂谷平行运动。她使用了GPS站，接收来自大约25,000公里外30多颗卫星的信号。这些测量精确到毫米级，可以追踪地表运动。她的观察使现有情况变得复杂，因为较浅的浮力作用可以解释裂谷上的大部分预期运动，但无法解释沿裂谷的运动。早期模型指向一种组合 在2021年的一项研究中，团队使用三维计算模拟来测试这两组力量的相互作用。那些模型表明，可能两者都很重要。岩石圈浮力作用似乎解释了沿着裂谷垂直的较熟悉的变形。然而，它们无法重现Stamps所测得的裂谷平行的异常变形。这使研究人员寻找另一种机制。在新研究中，Rajaonarison再次使用三维热机械建模，这次专注于未解的裂谷平行变形。模型表明，与非洲超级地幔柱相关的北向地幔流动能够产生观察到的运动。它们还重现了裂谷下方的另一个重要特征：裂谷平行的地震各向异性。地震各向异性揭示了什么 地震各向异性是指地震波通过岩石时根据其移动方向的不同而以不同的方式传播。