南海陆缘的盆地充填记录了青藏高原隆升、东亚季风演化和东南亚构造演化的重要信息。惠州凹陷位于南海北部陆缘的珠江口盆地内,是中国海域重要的产油区之一,已经发现并开发了HZ25-7,HZ21-1,LH11-1和LF13-2等几个大型油气田。本次研究以覆盖研究区的二维地震剖面构造地层解释为基础,详细描述了惠州凹陷的盆地结构构造样式,建立了惠州凹陷的构造-地层格架;运用古落差参数和回剥技术,定量计算了主要断层的活动速率和盆地主干剖面的沉降史,确定了盆地的发育演化过程。结合前人研究成果和相邻区域动力学信息,讨论了惠州凹陷及其控盆断层的发育机制,为进一步阐明盆地的成盆机理提供了重要基础。论文取得的成果主要包括以下几个方面:1、明确了惠州凹陷结构模式,揭示出主要断裂的几何组合样式。惠州凹陷具有不对称的结构型式,沉降中心紧邻断层一侧,平行断层展布。受到斜向张裂作用的影响,凹陷的边界主断层实际上有一系列呈雁列式排布的小断层组合而成。凹陷内断层活动时间长,大多数断层在5.5 Ma(T30)时期停止活动,一些断陷阶段控盆的边界断层在5.5 Ma(T30)之后保持持续活动。2、重建了惠州凹陷断裂系统演化历史,讨论了其构造背景。首先,始新世到渐新世期间,北北东-北东向断层和北西向断层快速活动,控制着盆地的沉降中心和北东向的地堑和半地堑发育,断层的活动速率超过了120 m/Ma。随后,渐新世到中新世早期,构造活动相对较弱,断层活动速率迅速降低。最后,晚中新世以来,一些断层继承式再活动,最大的断层生长速率超过40 m/Ma。上述断层的幕式活动性与区域构造背景的变化密切相关。在古新世-中始新世时期,太平洋板块向北北西方向移动,澳大利亚-印度板块整体向北移动。在上述板块运动格架内,古南海洋壳的俯冲开始于古新世-中始新世,并于早中新世结束。太平洋板块的俯冲后退和古南海俯冲拖曳可能是盆地内断层早期构造活动的主要动力背景。在南海洋盆扩张期间,陆缘盆地以热沉降作用为主,盆地内的断层活动基本停止,活动断层的数量和断层活动速率显著减小。10.5 Ma以来,断层重新开始活动,这时期菲律宾板块停止了向北北西方向的运移,而和太平洋板块一起向欧亚板块俯冲,造成对研究区由东向西的挤压作用,引发了南海东北区域的新构造活动,这是本区晚中新世以来断层活动的主要构造背景。3、确定了裂后期异常沉降特征,探讨其深部动力背景。通过恢复盆地的沉降历史,结合断层的活动性分析,本文将惠州凹陷的演化历史划分为三个阶段,即裂陷期(49-32 Ma),总沉降为110 m/Ma,其中构造沉降58 m/Ma;坳陷期(32-15.5 Ma),总沉降为37m/Ma,其中构造沉降19 m/Ma和加速沉降期(15.5Ma-0 Ma),总沉降为140m/Ma,其中构造沉降大于50 m/Ma。值得注意的是,从15.5Ma开始,盆地进入了一个快速沉降的时期。此结果与McKenzie提出的经典裂谷理论模型的预测结果不一致,根据McKenzie模型,裂后盆地热沉降主要受控于岩石圈-软流圈的热再平衡,其大小与β伸展速率有关。因此,上述盆地的加速沉降期,应该属于一种偏离理论模型的―异常沉降‖。惠州凹陷的上地壳和整个地壳的拉伸系数的计算结果分别为1.10–1.13和1.08–1.31,减薄程度较小,因此,地壳结构对于惠州凹陷断层的控制和影响相对较弱。本文认为,研究区的异常沉降不是简单的热沉降,而是由板块俯冲引起的复杂沉降。在南海南部,南沙地块与婆罗洲发生碰撞,新南海的张开在16 Ma左右停止;在南海东南部,北巴拉望岛和吕宋岛弧发生碰撞,南海东部在中中新世停止扩张。由此可见,周缘的板块汇聚是惠州凹陷裂后期的快速沉降的主要构造背景。