地球物理学家萨拉·斯坦普斯说，在大陆裂谷中，伸展和断裂的混合作用深入到地球深处。大陆裂谷包括岩石圈的拉伸——岩石圈是地球最外层的刚性层。当岩石圈变薄时，它的浅层就会发生脆性变形，伴随着岩石的破裂和地震。

斯坦普斯通过计算机建模和GPS来研究这些过程，以毫米精度绘制地表运动图，他将一个分裂的大陆的不同变形风格与玩橡皮泥进行了比较。

“如果你用锤子敲击橡皮泥，它实际上会破裂，”斯坦普斯说，他是弗吉尼亚理工大学科学学院地球科学系的副教授。“但如果你慢慢地把它拉开，橡皮泥就会拉伸。因此，在不同的时间尺度上，地球岩石圈的行为方式也不同。”

无论是拉伸还是断裂，伴随着大陆裂谷的变形通常遵循与裂谷相关的可预测的方向模式:变形倾向于垂直于裂谷。东非裂谷系，地球上最大的大陆裂谷系，具有垂直于裂谷的变形。但是，在用GPS仪器测量了裂谷系统12年多之后，斯坦普斯还观察到与裂谷系统平行的相反方向的变形。她在大地测量学和构造物理学实验室的团队一直在努力寻找原因。

在最近发表于地球物理研究杂志该研究的第一作者Tahiry Rajaonarison是新墨西哥理工大学的博士后研究员，他作为Stamps实验室的成员在弗吉尼亚理工大学获得了博士学位，他利用该模型探索了东非裂谷系统背后的过程。他的模型显示，裂谷系统不寻常的、与裂谷平行的变形是由与非洲超级羽流相关的向北的地幔流驱动的。非洲超级羽流是一种大规模的地幔上涌，从非洲西南部地下的地球深处上升，向东北方向穿过非洲大陆，向北延伸时变得更浅。

他们的发现，结合研究人员在2021年发表的一项研究的见解，可以帮助澄清关于哪些板块驱动力主导东非裂谷系统的科学争论，解释其垂直和平行的裂谷变形:岩石圈浮力，地幔牵引力，或两者兼而有之。

作为一名博士后研究员，斯坦普斯开始利用GPS站的数据观察东非裂谷系统不寻常的、与裂谷平行的变形。GPS站测量了大约25000公里外30多颗绕地球运行的卫星发出的信号。她的观察结果为关于是什么驱动了裂谷系统的争论增加了一层复杂性。

一些科学家认为东非的裂谷主要是由岩石圈浮力驱动的，这是一种相对较浅的力量，主要归因于裂谷系统的高地形，被称为非洲超级井，以及岩石圈的密度变化。另一些人则指出，水平地幔牵引力是主要的驱动因素，这是由与东非地下水平流动的地幔相互作用产生的更深层次的力量。

该团队2021年的研究发现，通过3D计算模拟，裂缝及其变形可能是由两种力的组合驱动的。他们的模型显示，岩石圈浮力导致了更可预测的、垂直于裂缝的变形，但这些力无法解释斯坦普斯的GPS测量所捕捉到的异常的、平行于裂缝的变形。

在他们最新发表的研究中，Rajaonarison再次使用了三维热力学模型，这次重点关注了裂谷平行变形的来源。他的模型证实，非洲超级地幔柱是造成东非裂谷系统下观察到的不寻常的变形以及与裂谷平行的地震各向异性的原因。

斯坦普斯说，地震各向异性是指岩石在特定方向上的方向或排列，这是对地幔流动、融化袋或岩石圈中已有结构结构的响应。在这种情况下，岩石的排列遵循非洲超级羽流向北的地幔流的方向，这表明地幔流是它们的来源。

Rajaonarison说:“我们说的是，地幔流并没有驱动东西、垂直于裂谷方向的一些变形，但它可能会导致与裂谷平行的反常的向北变形。”“我们证实了之前的想法，即岩石圈浮力正在推动裂谷，但我们带来了新的见解，即东非可能发生异常变形。”

更多地了解大陆裂谷的过程，包括这些异常的裂谷，将有助于科学家们逐渐了解大陆断裂背后的复杂性，这是他们几十年来一直在尝试的。“我们对Rajaonarison博士的数值模拟结果感到兴奋，因为它提供了通过大陆裂谷形成地球表面的复杂过程的新信息，”stamp说。