作为处于威尔逊旋回萌芽阶段的、仍在活动的典型陆内裂谷,新生代的东非裂谷是研究裂谷构造的理想对象,而其中位于裂谷东支中段的Turkana坳陷则因其经历了长期复杂的构造改造作用而具有特殊的研究意义。前人研究普遍认为东非裂谷受南北向展布的前寒武系基底先存构造控制,并沿古构造带发育,然而,部分地区断裂与露头上基底先存构造大角度相交,受基底先存构造控制作用不明显。近期研究认为该地区至少经历了两期伸展作用,新生代裂谷形态及演化明显受中生代裂谷活动形成的先存构造的活化作用影响。受前寒武系基底先存构造（变质岩线理和/或面理）及中生代裂谷作用的影响,研究区新生代裂谷演化过程复杂,而关于先存构造对新生代裂谷发育演化及构造形态的控制作用的认识仍不清晰。另外,研究区的地幔柱活动也是影响新生代裂谷形成演化的重要因素,关于研究区地幔活动是否、以及如何影响新生代裂谷发育演化特征的认识也不明确。本文利用大量二维地震资料及钻井资料,对新生代裂谷构造几何学和运动学进行综合分析,在此基础上,利用构造物理模拟分析手段,进一步开展以下两个问题的研究:第一,经历多伸展阶段的裂谷活动中,先存构造（先存断裂）活化的特点,以及先存构造对晚期裂谷形成演化的影响;第二,地幔活动如何影响裂谷特殊的几何形态和演化过程?地幔活动和先存构造的联合作用,如何影响裂谷演化模式和形成机制?通过大量地震资料精细解释,本文进一步深化了对东非裂谷Turkana坳陷的构造几何学和运动学认识。落实研究区7个凹陷的基本沉积充填及结构特征:研究区整体充填渐新统-更新统,受边界断裂控制,共发育典型持续型地堑、典型半地堑、迁移型半地堑、碟式不对称地堑和平行变换型地堑5种凹陷结构类型。平面上,各凹陷由南向北,地层充填由老逐渐变新,结构特征上有由“半地堑”向“地堑”转变、由“东西平行”NNW向宽裂谷向“南北带状”窄裂谷转变的特点。根据搜集到的最新的定年数据,结合部分钻井及野外露头数据,厘定裂谷活动始于Turkana坳陷中南部的South Lokichar凹陷（45Ma）,之后向南北呈“跳跃式”发展。通过分析主要边界断层的断层活动速率和骨干剖面的构造发育史特征,新生代裂谷演化可分为两个期次四个演化阶段。研究区演化特点表现为:南早北晚,先宽后窄,向东迁移。即新生代早期,一系列裂谷NW-SE向近平行发育;早中新世,裂谷集中于南部South Lokichar及Kerio附近;中-中新世后,裂谷向北迁移演化;上新世以来,裂谷向东迁移演化。经历多伸展阶段（不同伸展方向）的大尺度物理模拟实验表明,早期伸展阶段形成的断层数目及断层的规模（长度,垂向断距）是控制断层活化的关键因素:早期伸展量越大,早期形成断层密度及规模越大,在晚期伸展阶段,越容易发生断层活化;若初始阶段伸展量有限,则新生断裂可能受先存断裂影响作用也有限,先存断裂可在局部发生活化,而整体上活化作用不明显。通过与实验结果对比,发现Turkana坳陷整体上（中生代）先存断裂活化现象不明显（活化仅发生在局部）,推测研究区中生代裂谷时期伸展作用有限,导致中生代裂谷时期形成的“间隔型”先存断裂数量及规模可能有限,并且先存断裂在新生代裂谷活动中不发生明显活化,仅在局部可见活化的断层与新生断层连接,形成新生代裂谷中局部较复杂的“Z”字型断裂展布特征。小尺度砂箱物理模拟实验分析表明:（1）简单剪切模式下,凹陷整体表现为强烈的非对称半地堑构造样式,沉降中心稳定分布于单侧主边界断层附近。纯剪切伸展模式下,凹陷呈现出对称地堑构造样式,伴随伸展作用的加强,在凹陷内部形成新的中央地堑,沉降中心较稳定分布于凹陷的中央部位;（2）伸展剪切模式的转换改造凹陷构造特征,影响凹陷沉积中心迁移,随着伸展模式的转变,晚期断裂的发育特征及凹陷沉积中心的迁移特征均发生明显的响应;（3）伸展方向的转换形成凹陷斜坡带雁列式断裂和小型断陷,裂谷演化晚期,伸展方向的转换也对新生断层的发育和沉积中心的分布具有影响和控制作用。Turkana坳陷整体动力学模式在裂谷演化过程中可能发生了转换,即中新世之前简单剪切模式向中新世之后纯剪切模式的转换。Turkana坳陷新生代裂谷整体发育在坦桑尼亚克拉通东部边缘、新元古代末泛非事件形成的莫桑比克造山带上,沿前寒武系变质岩基底先存构造发育。中生代裂谷活动形成的NW向展布、下地壳尺度的“透入型”先存构造软弱带控制了Turkana坳陷整体“宽裂谷”的结构形态,中生代裂谷时期形成的“间隔型”先存断裂影响新生代裂谷局部断裂特征。研究区复杂的地幔活动,影响深部热结构,受深部热结构的控制,进一步影响裂谷的发育模式,形成不同的伸展剪切模式,控制裂谷构造演化。整体上,Turkana坳陷的发育特征和演化过程受不同类型的先存构造和地幔活动变迁的控制。