漫话地壳－岩石圈断裂构造（3）
胡经国
五、裂谷
㈠、裂谷概述
裂谷是由地球深成地质作用形成的地表坳陷构造，是以高角度断层为界、呈长条状的地壳下降区，是长达数百至上千千米的大型地质构造单元。裂谷的概念由英国人C.W.格雷格里于1894年首先提出。
裂谷是在板块构造运动过程中从大陆崩裂至大洋开启的初始阶段的构造类型，也是岩石圈板块生长边界的构造类型，并且在陆壳区和大洋中脊上均有发育。
大裂谷是由一系列断裂围限而成的长形断陷谷地。大裂谷宽度多在30～75千米之间，长达几百到几千千米。例如，东非大裂谷是世界上最长的裂谷系；其东支全长6400多千米，西支长约1700千米。俄罗斯贝加尔湖是所有大裂谷中最深的湖泊，最大水深达1600多米。中国山西“地堑系”可能是大裂谷发育的初期阶段。
㈡、裂谷形成作用
1、裂谷成因
由于地壳下的地幔炽热物质的上升作用，因而在地幔炽热物质对流上升的地方，地壳被拱起呈穹隆状外形，引起区域性地壳拉张，地壳岩层不断变薄，最终导致穹隆轴部断裂下陷而形成裂谷。裂谷在形成过程中有迁移扩展现象。例如，俄罗斯贝加尔裂谷带先在南贝加尔盆地形成，然后往东北方向和西南方向扩展，一直到第四纪中期为止。
2、裂谷形成作用阶段
按照裂谷中沉积物的粒度，可把裂谷形成作用分为以下两个阶段：
⑴、盆地初始形成阶段
原来经历长期夷平、起伏很小的地面古风化壳被剥蚀沉积于盆地中，其沉积物都是细粒沉积物。
⑵、盆地大幅度下降阶段
地形高差增大，盆地两侧山地侵蚀作用加强，裂谷内堆积粗粒沉积物。
㈢、裂谷特征
裂谷具有以下特征：
1、裂谷长度超过宽度，许多断陷盆地呈规则的雁列式分布，其横剖面不对称。
2、裂谷内有火山和众多湖泊分布。
3、裂谷两侧山地常有夷平面残留。
4、裂谷中沉积物厚度大，平均厚度为1.5～2.5千米，最厚可达7～8千米（如俄罗斯南贝加尔盆地）。沉积物颗粒的粒径自下而上逐渐变粗；在裂谷横向上，裂谷边缘的山麓相碎屑沉积，向裂谷中部变为细粒湖相或沼泽相沉积；其沉积物中常夹有火山岩沉积。
5、裂谷中现代地壳运动非常活跃。最大沉陷速度可达60～100毫米/年（如加利利湖区）；水平运动也明显，如埃塞俄比亚裂谷的拉张量为3～8毫米/年；裂谷的热流值一般为2.0微卡/（秒·厘米2），比全球平均热流值1.5微卡/（秒·厘米2）高；裂谷的地壳厚度为20～30千米，比大陆地壳平均厚度（40千米）小；重力大多为负异常；地震较多，并且沿一定方向分布，震源深度多在30千米以内。
㈣、裂谷类型
⑴、洋中脊裂谷
现今规模最大的裂谷发育在各大洋盆的洋中脊上。其裂谷形态保持良好，特征明显。一般谷宽25～30千米，高出最深洋底2～3千米，与附近洋底高差为0.5～1.5千米。全球洋中脊裂谷总长约为6万余千米。洋中脊裂谷带虽然经常被转换断层截断错开，但是仍然明显地连贯分布。
⑵、大陆裂谷
大陆裂谷按形成方式的不同，可分为主动裂谷和被动裂谷两类。
①、主动裂谷
主动裂谷是由地幔物质上升引起的热对流的长期作用使大陆岩石圈减薄、上隆以致破裂，然后出现坳陷而形成的裂谷，如东非裂谷、红海亚丁湾。
②、被动裂谷
被动裂谷是由于地壳的伸展作用或剪切作用，使岩石圈减薄、破裂而形成的裂谷。
㈤、裂谷的演化
在板块构造学中，裂谷是大陆崩裂、大洋开启的初始阶段，是洋盆的裂谷雏形；但是它们并非都会演化发展成为大洋。
若裂谷中止伸展开裂，停止发育，则裂谷坳陷就可被各类岩石所充填而失去裂谷构造形态特征。
若裂谷在“三联点”上与活动带相接，则裂谷内的大量碱性火山岩系常与活动带内的火山岩系呈过渡分布，在裂谷内形成巨厚的火山沉积岩石建造；若就此停止发育而形成的裂谷夭折支，称为坳拉谷（或坳拉槽）。例如，东欧地台中、晚古生代的大顿巴斯区以及中国华北克拉通中、晚元古宙的燕辽区和中条区的坳拉谷构造系。
㈥、东非大裂谷
1、东非大裂谷概述
东非大裂谷（EastAfricanGreatRiftValley），又叫做东非大峡谷，是地球大陆上最大的断裂带和地球上最大的大陆裂谷。从卫星照片上看，它犹如地球上的一道巨大的“伤疤”，因此东非大裂谷素有“地球伤疤”之称。东非大裂谷由探险家约翰·华特·古格里命名。
当乘飞机越过浩翰的印度洋进入东非大陆的赤道上空从机窗向下俯视时，地面上有一条硕大无比的“刀痕”呈现在眼前，这就是著名的东非大裂谷。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，不愧为地球上最大的裂谷带。
东非大裂谷的整个形状可画成不规则三角形。它宽达几十至二百公里，深达1000～2000千米。东非大裂谷的东支，南起希雷河河口，经马拉维湖，向北纵贯东非高原中部和埃塞俄比亚高原中部，直达红海北端，全长约5800公里；东非大裂谷的西支，南起马拉维湖西北端，经坦噶尼喀湖、基伍湖、蒙博托湖等，一直到苏丹境内的白尼罗河谷，全长1700多公里。东非大裂谷是世界最长的不连续裂谷。
关于东非大裂谷的详细地理位置，若以三角形的三个点来描述的话，则其“南点”在莫桑比克入海口；“西北点”远达苏丹约旦河；而“北点”则可进入死海。在其中间有相当多的湖泊、火山群。这条大裂谷带是一座天然的储水库，集中了非洲大部分湖泊，总共有30多个湖泊。
在东非大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、尼拉贡戈等火山。而在裂谷谷底则有约30多个呈串珠状分布的湖泊。这些湖泊多为狭长、水深的湖泊。其中，坦噶尼喀湖南北长670千米，东西宽40～80千米，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，为世界第二深水湖。
2、东非大裂谷成因
地质学家考察研究认为，东非大裂谷所在地区处于非洲板块和印度洋板块交界处。在大约3000万年以前，由于这两个板块张裂拉伸，引起同阿拉伯古陆块相分离的大陆漂移运动而形成东非大裂谷。那时，这一地区的地壳处在大运动时期，整个地区出现抬升现象，地壳下面的地幔热对流物质上升分流，产生巨大的拉张力；正是在这种拉张力的作用之下，地壳发生大断裂，从而形成东非大裂谷。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，因而渐渐形成了高大的熔岩高原。该高原上的火山形成众多的山峰，而断裂下陷地带则形成大裂谷的谷底。
东非大裂谷下陷开始于渐新世，主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。其北段形成红海，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来。
3、东非大裂谷分支
东非大裂谷带位于非洲东部，南起赞比亚河下游谷地，向北经希雷河谷至马拉维湖（尼亚萨湖）北部，分为东、西两支。
⑴、东支裂谷带
东支裂谷是主裂谷，沿维多利亚湖东侧，向北穿越坦桑尼亚中部的埃亚西湖、纳特龙湖等，经肯尼亚北部的图尔卡纳湖以及埃塞俄比亚高原中部的阿巴亚湖、兹怀湖等，继续向北直抵红海，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200千米，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。
⑵、西支裂谷带
西支裂谷大致沿维多利亚湖西侧由南向北穿过坦噶尼喀湖、基伍湖、爱德华湖、艾尔伯特湖等一串湖泊，一直到苏丹境内的白尼罗河附近，向北逐渐消失；其规模比较小，全长1700多千米。
2018年4月10日编写于重庆
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