北红海Shaban深部构造演化与多期火山作用：裂谷-漂移转换期的盐构造与岩浆活动响应

研究人员通过整合2D地震反射剖面、重力、磁力和测深数据，揭示了北红海Shaban深部的区域构造框架、盐构造演化及多期火山活动特征。研究发现NW-SE和NE-SW两组断裂系统控制轴向火山脊发育，识别出四期火山喷发阶段，并首次提出该区存在5.7×8.5 km火山破火山口。该研究为理解红海裂谷向洋中脊转换过程提供了关键证据，对全球被动大陆边缘演化模型具有重要启示意义。

　　

红海作为全球最年轻的伸展系统之一，其北部区域（NRS）的构造演化长期存在争议。尽管中央和南部红海已确认存在洋中脊扩张，但北部红海轴部深水区（deeps）的基底性质仍不明确。这些被厚层蒸发岩覆盖的轴向凹陷，被认为是大陆裂谷向海底扩张过渡的关键场所，其中Shaban深部（ShD）因其独特的火山活动和盐构造特征成为研究焦点。

为揭示ShD的构造演化史，研究人员开展了多学科综合研究。通过分析19条2D地震反射剖面（采集自R/V Meteor科考船），结合高分辨率多波束测深、重磁数据及前人地球化学成果，系统解析了该区构造格架、盐构造活动与火山作用的时空耦合关系。关键技术包括：1）地震属性分析（相对声波阻抗属性）增强蒸发岩层识别；2）时间-深度转换（Plio-Quaternary层用2000 m/s，蒸发岩顶用3300 m/s）；3）RTP（极向化）磁异常处理；4）火山岩稀土元素（REE）地球化学示踪。

研究结果揭示：
3.1 地震观测

• 识别出Plio-Quaternary与Miocene蒸发岩两套地层单元，S反射面（蒸发岩顶界）被NE-SW向低角度铲式断层（LF1-LF4）切割，显示晚中新世以来多期活动。
• 轴向火山脊由四期喷发相（Phase 1-4）叠置形成，伴随5.7×8.5 km破火山口，其外围发育"腕表式"环状断裂系统。
• 东部基底隆起（重力异常190-210 mGal）导致蒸发岩塑性流动，形成波长600 m的褶皱和300 m落差的逆冲断层。

3.2 重磁特征

• 自由空气重力异常（-20至38 mGal）与火山脊和基底隆起对应，RTP磁异常（-100至545 nT）揭示LREE富集（东南）与亏损（西北）岩浆的化学分异。

4.1 演化历史

• 三阶段模型：1）晚中新世继承性走滑断裂活化形成低角度断层；2）早上新世构造静默期；3）晚上新世-更新世断裂再活化，伴随NW向火山脊递进式生长。
• 破火山口形成机制类比Axial Caldera（胡安·德富卡洋脊），属深部岩浆撤离与伸展构造协同作用的混合型塌陷。

4.2 盐构造

• 东部蒸发岩层（厚度变化0.2 s TWT）发生底辟作用，但未出现近岸区常见的盐层耗尽现象，指示源盐层仍有充足补给。

该研究首次构建了ShD"断裂-火山-盐构造"三位一体的演化模型：NE-SW向基底断裂为岩浆上涌提供通道，多期喷发（8%-5%尖晶石橄榄岩部分熔融）形成化学异质性玄武岩；同时盐岩在断层触发下向东迁移，形成褶皱-逆冲体系。这一发现为理解红海北段非对称扩张机制提供了新证据，其提出的"火山破火山口控制盐构造"模式对全球新生被动边缘研究具有范式意义。论文成果发表于《Marine and Petroleum Geology》，为该区域油气勘探和地质灾害评估奠定了理论基础。