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柏哥利亚湖和间歇泉-图片版权Alex Guth。
图1： 彩色数字高程模型，显示构造板块边界，高海拔轮廓，表明东非的热凸起和大湖。点击放大。底图是NASA的航天飞机雷达地形图。
第一部分：东非裂谷系统
东非大裂谷系统（EARS）是世界地质奇观之一，地球构造力量目前正试图通过分裂旧板块来创建新板块。简而言之，裂谷可以认为是地球表面的裂缝随着时间的推移而扩大，或更严格地说，它是由相对的陡倾正常断层界定的细长盆地。
地质学家仍在争论裂谷是如何发生的，但是这一过程在东非（埃塞俄比亚-肯尼亚-乌干达-坦桑尼亚）表现得非常好，以至于地质学家已经为新的待开发板块加了个名字。努比亚板块构成了非洲大部分地区，而被拉开的较小板块被称为索马里板块（图1）。这两个板块彼此远离，并且也从阿拉伯板块向北移动。
这三个板块在埃塞俄比亚的阿法尔地区相遇的点形成了一个三重连接点。但是，东非的一切裂痕并不局限于非洲之角。南部还有很多裂谷活动，延伸到肯尼亚，坦桑尼亚和非洲大湖地区。本文的目的是讨论这些裂谷的一般地质情况，并强调其形成过程中涉及的地质过程。
图2： 东非裂谷系统的裂谷段名称。较小的片段有时会被赋予自己的名称，而给主要裂谷片段的名称会根据来源而变化。点击放大。底图是NASA的航天飞机雷达地形图。
什么是东非裂谷系统？
最古老，定义最好的裂谷发生在埃塞俄比亚的阿法尔地区，这种裂谷通常被称为埃塞俄比亚裂谷。在南部更远的地方发生了一系列裂谷，包括西部分支，包含东非大湖的“阿尔伯特大裂谷”或“阿尔贝廷大裂谷”，以及将肯尼亚从北向南平分一条线的东部分支在内罗毕以西（图2）。
这两个分支一起被称为东非大裂谷（EAR），而东部分支的一部分被不同地称为肯尼亚大裂谷或格雷戈里大裂谷（在1900年代初首次绘制地图的地质学家之后）。 EAR的两个分支通常与埃塞俄比亚裂谷一起组成东非裂谷系统（EARS）。
因此，完整的裂谷系统仅在非洲就延伸了数千千米，如果将红海和亚丁湾作为扩展，则还要延伸数千千米。此外，还有一些轮廓分明但绝对较小的结构，称为ens树，具有裂谷特征，并且在地质上与主要裂谷明显相关。其中一些名称已反映了这一点，例如肯尼亚西部维多利亚湖附近的Nyanza Rift。因此，人们可能会认为在东非某个地方只有一个裂谷，实际上是一系列截然不同的裂谷盆地，这些盆地都相关并且产生了东非独特的地质和地形。
图3： 与实际裂谷地形（右上方）和地形（右下方）相比，“教科书”的地势和grab地形态（左）。请注意，经历正常断层，霍斯特和grab陷形成的梯形区域所占用的宽度如何从左面板的顶部到底部增加。裂谷被认为是可伸展的特征（大陆板被拉开了），因此经常显示这种类型的结构。
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这些裂痕是如何形成的？
裂谷形成的确切机制是地质学家和地球物理学家之间正在进行的辩论。 EARS的一种流行模型假设来自地幔（严格来说是软流圈）的热流正在肯尼亚中部和埃塞俄比亚中北部的Afar地区造成一对热“凸起”。这些隆起很容易在该地区的任何地形图上都视为高地（图1）。
随着这些隆起的形成，它们将脆性外皮伸展并断裂成一系列正常的断层，形成了裂谷的典型的陷和grab陷结构（图3）。当前大多数地质学认为隆起是由大陆下的地幔柱引起的，加热上覆的地壳并使其膨胀和破裂。
理想地，所产生的主要裂缝以由三个裂缝或裂缝区域组成的模式发生，该三个裂缝或裂缝区域从一个角度间隔为120度的点辐射。三个分支散发出来的点称为“三重结”，在埃塞俄比亚的阿法尔地区得到了很好的说明（图4），其中两个分支被红海和亚丁湾占据，第三个裂谷分支延伸通过埃塞俄比亚向南。
与裂谷形成有关的伸展过程通常是在大型火山喷发之前进行的，这些火山喷发流经大面积区域，通常被保存/暴露在裂谷的侧面。一些地质学家认为这些火山喷发是“洪水玄武岩”-熔岩沿着裂缝喷发（而不是在单个火山喷发），并在洪水期间像水一样铺在陆地上。
此类喷发可覆盖大片土地并形成巨大厚度（例如印度的Deccan圈套和西伯利亚圈套）。如果地壳继续伸展，它会形成一个由稀薄的地壳和大陆岩石混合而成的变薄地壳的“伸展带”，这些岩石最终会跌落到海平面以下，就像红海和亚丁湾那样。进一步的伸展导致洋壳的形成和新海洋盆地的诞生。
图4： 埃塞俄比亚阿法尔地区的三重交界处。该图显示了裂谷之前伸展的洋壳区域以及裸露的洪水玄武岩区域。未遮盖或未被洪水玄武岩覆盖的区域代表正常的大陆壳。随着地壳被拉开，您最终会得到稀薄的地壳，其中包含大陆岩石和火山岩的复杂混合物。最终，地壳变薄到爆发出海洋型玄武岩的地步，这表明正在形成新的海洋地壳。可以在亚丁湾以及红海中的一条小条中看到这一点。洪水玄武岩的原始范围会更大，但大范围的区域已经被其他火山喷发和沉积物掩埋在裂谷内。点击放大。
第二部分东非大裂谷
如果描述的裂谷过程发生在一个大陆环境中，那么我们所处的情况就类似于现在正在形成东非/格里高里裂谷的肯尼亚。在这种情况下，它被称为“大陆裂谷”（出于明显的原因），并提供了埃塞俄比亚裂谷早期发展的一瞥。
如第一部分所述，东非的裂谷因以下两个事实而复杂化：发展了两个分支，一个分支向西托管非洲五大湖（裂谷充满水），另一个分支平行于约600公里的裂谷。东面几乎一分为二，北至南将肯尼亚一分为二，然后进入坦桑尼亚，那里似乎已经消失了（图2）。
维多利亚湖位于这两个分支之间。人们认为，这些裂谷一般是在数十亿年前相撞形成非洲克拉通的古代大陆块之间的旧缝合线之后发生的，维多利亚湖地区的分裂是由于存在一个古老的变质岩小核而引起的。坦桑尼亚克拉通，对于裂痕来说太难了。由于裂谷无法直通该区域，因此它绕开了它，导致了今天可以看到的两个分支。
与埃塞俄比亚的情况一样，肯尼亚中部似乎是一个热点，那里高耸的地形穹顶证明了这一点（图1）。这几乎与埃塞俄比亚裂谷完全相似，实际上，一些地质学家认为，肯尼亚的圆顶是引起埃塞俄比亚最初裂谷的相同热点或羽状流。不管是什么原因，很明显，我们有两个裂口，它们分开足够足以证明它们具有不同的名称，但又足够接近以表明它们是遗传相关的。
Baringo短毛： 此图显示了一些逐渐远离的断层。本质上，我们正在从一个包含Baringo湖的抓斗中观察几个地块的边缘。图片版权Alex Guth。点击放大。
其他景点：
关于埃塞俄比亚和肯尼亚大裂谷，我们还能说些什么？实际上很多；尽管东西方分支机构是通过相同的过程开发的，但它们的性格却截然不同。东部分支的特点是火山活动更多，而西部分支的特点是盆地较深，盆地内有大片湖泊和大量沉积物（包括坦Tang尼喀湖，世界上第二深的湖泊和马拉维）。
最近，在埃塞俄比亚裂谷观察到玄武岩喷发和活跃的缝隙形成，这使我们能够直接观察陆地上海盆的初始形成。这就是为什么东非裂谷系统对科学家如此有趣的原因之一。世界其他地区的大多数裂谷已经发展到现在处于水下或已充满沉积物的地步，因此很难直接研究。然而，东非裂谷系统是研究现代，积极发展的裂谷系统的优秀现场实验室。
这个区域对于理解人类进化的根源也很重要。在裂谷中发现了许多原始的化石，目前人们认为裂谷的演化可能对我们的发展起着不可或缺的作用。裂谷的结构和演化可能使东非对气候变化更加敏感，气候变化导致了干旱时期和干旱时期之间的许多交替。当他们的祖先试图适应这些不断变化的气候时，这种环境压力可能是我们的祖先变得双足和更加机敏的动力（请参阅《地理时报》 2008年的文章：Beth Christensen和Mark Maslin撰写的《人类摇篮》，以及《人类的构造假说》）。 M的进化。Royhan Gani和Nahid DS Gani）。
Njorowa峡谷的火堤： 这是在地狱之门国家公园的Njorowa峡谷拍摄的。峡谷是由水雕刻而成的，在许多方面都非常壮观，但是在这里，我们有一个火成的堤坝穿过峡谷壁，伍德博士和我们的规模指南之一。图片版权Alex Guth。点击放大。
结论：
东非裂谷系统是一个复杂的裂谷段系统，它提供了现代的比喻来帮助我们了解各大洲如何分裂。这也是可以将许多自然系统交织在一起的一个很好的例子-这种独特的地质环境可能改变了当地的气候，这反过来又导致我们的祖先发展了直立行走，发展文化和思考这种裂痕所必需的技能。成为。就像大峡谷一样，东非大裂谷系统应该在任何要探访的地质奇观的地质学家名单中排在首位。
关于作者：
James Wood拥有约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的博士学位，目前是密歇根州霍顿市的密歇根技术大学的地质学教授，他在那里教授地球历史，地球化学，远程制图，并于每年春季在东非进行实地课程。他的主要研究兴趣是能量沉积，主要是天然气和石油，并在裂谷进行野外工作。有关东非实地课程的更多信息，请访问www.geo-kenya.com。
Alex Guth目前是密歇根理工学院的博士候选人，他正在研究气候对沙漠清漆对东非大裂谷裸露的水流和冲积层的影响。她协助伍德博士进行地质野外训练。她最近制作了肯尼亚裂谷南半部的地质图，可在www.geo-kenya.com上找到。可以在以下页面查看她的网站：pages.mtu.edu/~alguth/。