本论文在国家自然科学基金与中海石油深海开发有限公司超深水盆地前瞻性研究课题的资助下,选择位于珠江口盆地东南部深水区的靖海凹陷为主要研究对象,以沉积盆地动力学和构造地层分析理论为指导,在对覆盖盆地全区的二维地震资料精细地质构造解释的基础上,运用地球物理和构造解析相结合的技术方法,确定了靖海凹陷的深层盆地结构样式,建立了靖海凹陷的构造-地层格架;描述了研究区主要断裂的几何特征,定量计算了断层的活动速率;通过沉降史分析技术,恢复了靖海凹陷新生代的沉降和充填演化过程;结合研究区深部资料与国外深水盆地最新研究进展,探讨了盆地结构和构造演化过程与南海北部陆缘地壳和岩石圈的伸展、减薄以及破裂作用的关系。靖海凹陷为南海北部深水-超深水区油气勘探的重点盆地之一,本文的研究成果不仅有助于深化南海北部陆缘深水-超深水盆地的结构构造和形成演化过程的认识,而且将为深水-超深水盆地的油气勘探提供重要的地质构造依据。论文的成果主要包括以下几个方面:1、通过地震剖面精细的地质构造解释,发现了控制靖海凹陷的大型拆离断层带,提出该凹陷为南海北部陆缘强烈伸展区发育的规模比较大的拆离盆地。地震剖面显示,在靖海凹陷的中部凸起南北两侧均发育有大型拆离断层带。地震剖面上拆离断层带表现为明显的中-强振幅、中连续反射同相轴,断层面形态复杂、起伏多变,分段差异性十分明显,剖面上呈现出铲式、座椅式、坡坪式等多种形态,主拆离面总体均具有上陡下缓的剖面特征,其倾角一般在10°-30°范围内。这些拆离断层带主要发育于盆地强烈断陷期,向下切穿中生代地层,向上直通海底,规模较大,对整个凹陷次级单元的划分和构造演化均有明显控制作用。靖海凹陷大型拆离断层带的发现为厘定靖海凹陷为拆离盆地的地质属性提供了关键证据,形成了靖海凹陷深层发育拆离盆地的新认识,具有重要的理论意义和实际应用价值。2、在二维地震工区内识别、标定、追踪了10个不同级别的层序界面,并进行了全区闭合,分析确定了关键界面地质构造属性,建立了靖海凹陷新生代以来的构造地层格架。本文通过对研究区总长度约1万千米的80余条二维地震剖面的地层和地质构造精细解释,识别、追踪和对比了盆地新生代的Tg、WCSB2(SD)、WCSB3、WCSB4(PD)、T80、T70、T60、T40、T32、和T30 ,10个主要层序界面。其中一级层序界面2个,二级层序界面3个,三级层序界面5个。Tg界面代表盆地新生代裂陷作用开始的基底不整合界面;WCSB2(SD)和WCSB4(PD)界面代表拆离断层强烈活动开始和结束;T70界面代表盆地裂陷期结束进入到裂后热沉降阶段。将盆地同裂陷阶段的演化划分为高角度正断层控制的断陷幕、大型拆离断层控制的拆离幕和断坳转换幕。 3、开展了靖海凹陷大型拆离断层活动性及盆地沉降的定量计算,结合盆地的构造地层格架分析,划分了盆地的构造演化阶段,并以了主干剖面为典型,重建了盆地的发育演化过程。以重点剖面为基础,对靖海凹陷拆离断层进行了活动性定量计算,结果表明拆离断层的活动速率远远高于同时期其他断层和早期的高角度正断层,其发育时期处于靖海凹陷伸展变形作用最强烈的阶段,是盆地可容纳空间的最主要贡献者。沉降史回剥反演表明,断陷的早期,盆地具有多个沉降中心,而断陷晚期沉降中心由多个转变为两个,这主要是由于晚期应变迁移并集中到控制整个盆地沉降的大型拆离断层的缘故。论文对比分析了靖海凹陷与珠江口盆地陆架区断陷盆地的特征,探讨了拆离断层与岩石圈伸展减薄机制的关系,提出靖海凹陷是始新世时期南海北部陆缘岩石圈经历早期均一伸展之后,岩石圈应变集中、简单剪切变形和地壳强烈薄化过程中在岩石圈表层形成的产物。本文的创新性研究成果主要体现在:提出南海北部陆缘深水区靖海凹陷为拆离盆地的新认识,初步分析了岩石圈强烈伸展背景之下控盆大型拆离断层活动性特征及其与南海北部陆缘岩石圈减薄破裂机制的关系。