引言
非洲大陆的裂解与破碎，尤其是在东非大裂谷系统中，是由地幔柱相关的构造力以及板块的离散运动所导致的（Chorowicz, 2005; Corti, 2009; Ebinger and Casey, 2001; Michon et al., 2022）。东非大裂谷系统是全球最大的大陆离散型或伸展型板块边界，非洲板块在此分为西侧的努比亚板块和东侧的索马里板块（Ebinger and Casey, 2001; Corti, 2009; Michon et al., 2022）。由于阿法尔三角区和东非大裂谷系统具有活跃的构造和火山活动，因此已有大量地球科学研究在此开展（Barberi et al., 1974; Bonini et al., 2005; Corti, 2009; Ebinger, 2005; Ebinger and Casey, 2001; Furman et al., 2006; Hayward and Ebinger, 1996; Koptev et al., 2018; Michon et al., 2022）。然而，埃塞俄比亚西北高原在东非大裂谷系统与下方地幔柱活动的相互作用中可能起着关键作用，但目前对其了解仍十分有限。
埃塞俄比亚主裂谷将西侧隆起的埃塞俄比亚西北高原与东侧的索马里高原分隔开来（Corti, 2009）。以往对埃塞俄比亚主裂谷的研究主要集中在裂谷谷地，而忽视了周边地质和地球物理数据较少的区域，比如埃塞俄比亚西北高原（Gani and Neupane, 2018）。我们强调，要全面了解该地区的整体大陆裂解过程，就必须关注这些被忽视的区域。
埃塞俄比亚西北高原目前的海拔高度是由于地幔物质从阿法尔裂谷下方上涌并流出而维持的（Ebinger et al., 1991），而在塔纳湖盆地下方可能也存在由这种上涌作用引发的局部离散现象。可能有与阿法尔地幔柱不同的地幔柱在塔纳湖盆地下方形成（Bonavia et al., 1995）。微观构造数据显示，新近纪时期的古应力模式表现为长轴椭球体形态（σ?～σ?），这种形态是由于纯张力作用导致的沉降。这些证据引发了关于阿法尔地幔柱的位置及其对该地区及相关裂谷的影响的重大疑问。Chorowicz等人（1998）提出，早期的热点或其一部分可能位于塔纳湖附近。大约3000万年前，一个宽度约为1000公里的大型地幔柱并非在阿法尔地区，而是在塔纳湖盆地下方上升（Chorowicz, 2005）。
埃塞俄比亚西北高原主要由洪流玄武岩构成的高地组成（Kieffer et al., 2004; Pik et al., 1998）。这些火山序列属于埃塞俄比亚大型火成岩省的一部分，与其他大型火成岩省一样，都与地幔柱活动有关，尤其是阿法尔地区的非洲超级地幔柱（Beccaluva et al., 2009）。Hansen和Nyblade（2013）认为，阿法尔裂谷系统及更广泛的东非大裂谷系统中的岩浆活动，实际上源自核心-地幔边界的单一巨大上涌体——非洲超级地幔柱；而Furman等人（2006）则认为存在多个独立的地幔柱，他们指出阿法尔地幔柱具有不同于整个超级地幔柱结构的独特地球化学特征，这意味着地幔物质上升的路径更为复杂。不过，埃塞俄比亚大型火成岩省也有其独特之处，比如盾状火山（乔克、塞门、古纳和古古夫图），以及面积为16,500平方公里的塔纳湖盆地隆起地带，这是一个地形凹陷区域（Kieffer et al., 2004; Pik et al., 1998; Poppe et al., 2013; Prave et al., 2016）。埃塞俄比亚西北高原的南端在结构上与耶雷尔图卢火山-构造线相关联（Abebe et al., 1998；图1）。
塔纳湖盆地位于埃塞俄比亚主裂谷和阿法尔裂谷的远端裂谷带，通常被认为在构造和地质动力方面较为稳定（Hammond et al., 2011）。然而，塔纳湖盆地内存在第四纪的玄武岩火山活动（Kieffer et al., 2004; Prave et al., 2016）、活跃的热液群以及多种类型的石灰华地貌，这就引出了一个重要问题：该地区是否与东非北部裂谷系统的地质动力过程存在关联并受其控制？此外，塔纳湖盆地的起源也一直存在争议，Mohr（1971）、Zanettin（1993）、Chorowicz等人（1998）以及Ferrando等人（2008）认为，该盆地是由登格尔贝尔、贡达尔和德布雷塔博尔这三条地堑的汇聚而形成的。相反，Prave等人（2016）则认为该盆地的形成是由于一个破火山口的塌陷所致。从更大范围来看，塔纳湖盆地周围分布着盾状火山（乔克、塞门、古纳和古古夫图），这些地方都是海拔最高的区域（海拔高达约4620米）。不过，这些火山的地下结构、深层物质来源，以及它们与塔纳湖盆地、阿法尔裂谷和埃塞俄比亚主裂谷之间的关联，目前还基本不为人所知。仅依靠地表数据（如遥感数据）或地下数据（如重力数据）是无法解决这类大规模的地球科学问题的，需要结合地表和地下数据才能进行综合分析（Mulugeta et al., 2021; Wassihun et al., 2025a）。
在本研究中，我们认为塔纳湖盆地、这些盾状火山以及耶雷尔图卢火山-构造线（作为埃塞俄比亚西北高原的南部边界）共同构成了该地区的独特火山-构造特征，它们的地质动力和构造环境在更广阔的背景下与东非北部裂谷系统相互关联。要了解埃塞俄比亚西北高原的构造框架以及与之相关的火山-构造特征，就必须将其置于阿法尔裂谷系统和埃塞俄比亚主裂谷系统的背景之下进行分析。因此，我们采用了跨学科的研究方法，结合卫星遥感数据、重力分析以及现有的地震建模结果，来研究塔纳湖盆地的构造框架、地下结构以及它与周边埃塞俄比亚主裂谷系统和阿法尔裂谷系统之间的地质动力联系。我们的研究结果有助于理解埃塞俄比亚西北高原在东非大裂谷系统北部范围内的构造和地质动力演化过程。
Simeneh Wassihun|Wubamlak Nigussie|Kevin Mickus|Melak Desta Workie|Abera Alemu|Zelalem Demissie|Yoseph Muhabaw Dres|Shimels Wendwesen|Habtamu Wuletawu
