渤海湾盆地经历了古近纪裂陷期和新近纪拗陷期两大构造演化阶段。不同构造单元在构造样式和沉积充填形式、裂陷和拗陷阶段不同时期的伸展量和伸展速率、沉降量和沉降速率、地温梯度及热流等方面都表现出极大的差异，我们称之为渤海湾盆地的差异演化。裂陷期沉降受控于岩石圈伸展减薄、岩浆膨胀和地幔-岩石圈的热衰减，裂后期沉降受控于岩石圈-软流圈系统的热力学再平衡，盆地的构造样式、热流分布和演化历史亦与岩石圈伸展减薄密切相关。　　 渤海湾盆地发育60余个凹陷，不同构造单元油气富集程度、主力烃源岩层位、油气生产时间等亦存在明显的差异。就陆相断陷盆地而言，裂陷期发育优质湖相烃源岩，裂后期发育足够厚的沉积物导致烃源岩成熟。湖相烃源岩的发育受控于裂陷期沉降速率控制的可容空间变化和气候条件两大根本因素，裂后地层厚度受控于裂后期沉降速率和幅度。而裂陷期和裂后期的沉降速率和幅度均受控于岩石圈减薄和岩石圈-软流圈的相互作用。因此，渤海湾盆地优质烃源岩的发育演化受控于新生代华北克拉通东部岩石圈减薄及其控制的裂陷期和裂后期的差异沉降。　　 本文以构造地质学、沉积学、石油地质学、油气地球化学的理论为指导，通过地质、地球物理和油气地球化学的综合分析和地质观测，与计算机正、反演动态模拟相互印证，通过对渤海湾盆地差异演化的多层次分析，从渤海湾盆地裂陷期和裂后期的构造-充填样式、伸展速率和伸展量、沉降速率和沉降量、地温梯度、基底热流、地壳地幔减薄因子和减薄量及其演化等方面揭示渤海湾盆地不同构造单元演化的时空差异性;从岩石圈减薄程度（以地壳和地幔减薄因子衡量）控制裂陷期和裂后期的沉降速率和沉降量，裂陷期的沉降速率和沉降量控制优质烃源岩的发育与分布，裂陷期和裂后期的总沉降量控制烃源岩成熟和生烃作用的角度，探讨渤海湾盆地优质湖相烃源岩的时空分布、发育机理和非均质性特征，认识优质烃源岩的形成条件和主控因素，在凹陷尺度上揭示渤海湾盆地优质烃源岩发育和成熟的深部动力学条件。　　 对渤海湾盆地新生代伸展活动进行了对比分析，结果表明拉张活动从盆地的西部、南部开始，逐渐向东部、北部蠕散。冀中坳陷、临清坳陷、济阳坳陷新生代伸展活动主要发生在孔店组-沙四段和沙三段沉积时期，下辽河-辽东湾坳陷新生代伸展活动主要发生在沙三段和东营组沉积时期，黄骅坳陷、渤中坳陷伸展活动主要发生在沙三段、沙一、二段和东营组沉积时期，自沙一、二段沉积时期开始，盆地的最大伸展量、伸展率、伸展速率、单位伸展速率具有从早到晚由盆地边缘陆上向中心海域迁移的特征。对渤海海域不同凹陷新生代伸展活动的研究表明，潍北凹陷、青东凹陷、莱州湾凹陷、黄河口凹陷的伸展活动主要发生在孔店组-沙四段及沙三段沉积时期，辽东湾地区的伸展活动主要发生在沙三段和东营组沉积时期，环渤中地区的伸展活动主要发生在沙三段、沙一、二段和东营组沉积时期，自沙一、二段沉积时期开始，最大伸展量、伸展率、伸展速率、单位伸展速率等均表现出随着时代变新从南北两端向中心迁移的特征。　　 对渤海湾盆地21个重点凹陷的沉降史进行了对比分析，结果表明孔店组-沙四段、沙三段沉积时期沉降中心位于盆地边缘的冀中坳陷、济阳坳陷、下辽河坳陷，沙一、二段沉积时期迁移到黄骅坳陷、渤中坳陷，东营组沉积时期逐渐迁移至渤中坳陷和辽东湾地区，新近系-第四纪沉积时期沉降中心又往中部回迁至渤中坳陷，此时期各凹陷的沉降量、沉降速率均表现出由盆地中心向四周逐渐变小的趋势。　　 依据地壳均衡理论，采用正、反演结合的方法，考虑多期裂陷作用，基于改进的可支持多期裂陷的Mckenzie动力学模型，模拟了渤海湾盆地新生代岩石圈地壳地幔减薄过程，地壳/地幔减薄因子、地壳/地幔减薄量总体上表现出随时间向东北部递进渐变式增大的特征，与渤海湾盆地新生代总体演化趋势一致。但各凹陷在不同裂陷期表现出明显不同的减薄过程，可分为五类。第一类是潍北凹陷和青东凹陷，地壳/地幔减薄过程分3段，孔店组-沙四段裂陷期，减薄程度很大，沙三段-沙一、二段裂陷期，减薄非常缓慢，东营组裂陷期又开始稍大幅度的减薄，但明显小于第一阶段。第二类是莱州湾、黄河口、东濮、丘县、保定、霸县凹陷，地壳/地幔减薄过程分3段，孔店组-沙四段裂陷期减薄程度较大，沙三段裂陷期，减薄程度明显加大，沙一、二段-东营组裂陷期减薄程度减弱。第三类是大民屯、西部、东部、辽西、辽东、辽中凹陷，地壳/地幔减薄过程分4段，孔店组-沙四段裂陷期减薄程度不大，沙三段裂陷期减薄程度加剧，沙一、二段裂陷期减薄程度减弱，东营组裂陷期，减薄程度再次小幅提高。第四类是渤中、渤东、庙西、歧口、板桥凹陷，地壳/地幔减薄过程分2段，孔店组-沙四段裂陷期减薄程度不大，沙三段-东营组裂陷期地壳/地幔持续较大幅度减薄。第五类是东营凹陷和沾化凹陷，地壳/地幔减薄过程分2段，孔店组-沙三段裂陷期减薄过程较强，沙一、二段-东营组裂陷期减薄过程明显持续减弱，与第四类正好相反。　　 运用盆地演化动力学的方法，在渤海湾盆地岩石圈演化史的基础上，模拟了渤海湾盆地的地热史。模拟结果显示渤海湾盆地各凹陷中心古地温梯度总体呈下降趋势，古近纪裂陷期热演化程度较高，平均46.96℃/km，新近纪裂后期热演化程度减弱，古地温梯度大幅降至39.91℃/km，现今地温梯度平均35.90℃/km，较新近纪略有下降，反映出渤海湾盆地新生代由裂陷到拗陷的演化特征。临清坳陷、冀中坳陷热演化程度相比较其他坳陷整体偏低，下辽河-辽东湾坳陷（陆上明显高于海域）、昌潍坳陷整体偏高，古今地温梯度总体上表现出西部低东部高的特征。但从沙一、二段沉积时期开始，渤中坳陷、辽东湾地区的地温梯度大幅下降，到东营组沉积时期，渤中坳陷整体小于济阳坳陷，辽东湾地区整体小于昌潍坳陷，直到现今。不同裂陷期各凹陷中心热流值总体上呈“下降-升高-下降”的趋势，大地热流值较高的时期对应盆地较强的裂陷期。沙三段沉积末期开始，盆地中-东部凹陷热流值下降较为迅速，现今，渤中凹陷的大地热流值最小，且由盆地中心到盆地四周热流值逐渐变大。渤海湾盆地新生代地热史演化模拟结果与其构造演化过程有很好的对应关系。　　 在对渤海湾盆地重点凹陷烃源岩发育层位和品质、生物标志物组合分析的基础上，结合构造沉降、湖盆充填类型以及气候条件，通过对比分析总结出在湿润气候条件下，当沉降速率大于150m/Ma时，通常发育Ⅰ-Ⅱ1型或Ⅱ1-Ⅱ2型优质烃源岩;当沉降速率大于110m/Ma时，通常发育Ⅱ2-Ⅲ型烃源岩;若沉降速率小于110m/Ma，不发育烃源岩。干旱气候条件下，沉降速率对烃源岩发育的控制因素不大，但是与湖盆面积和宽度有关。对于湖盆面积较大，宽度较宽的凹陷，发育优质烃源岩对沉降速率要求不大;对于湖盆面积较小、宽度较窄的凹陷，发育烃源岩最小的沉降速率为160m/Ma。　　 在沉积相和层序地层单元划分的基础上，利用渤海湾盆地典型井的单井剖面，对比研究湖盆不同部位的烃源岩随沉积旋回变化其有机碳含量(TOC)、烃指数(HI)和H/C原子比等烃源岩地球化学参数的变化趋势，总结了层内优质烃源岩发育的有利位置及沉积相类型。层内优质烃源岩的发育主要受控于烃源岩发育的地理位置以及在层序和体系域中的位置。位于湖盆边缘的烃源岩，营养物质供给丰富，湖泊表层水体可形成较高的初始生产力，随着湖盆的扩张，水体加深，利于有机质的保存，优质烃源岩通常发育在最大湖泛面的附近;位于湖盆中心的烃源岩，距离陆源有机质供给较远，水体较缺乏营养物质，湖泊表层水体形成的初始生产力相对较低，当湖盆扩张时，水体更深，虽然具备更有利于有机质保存的深水还原环境，但也不利于优质烃源岩的发育，优质烃源岩通常发育在水进、湖扩和高位体系域的中部。　　 利用模拟所得的古热流及古地温梯度数据模拟了渤海湾盆地典型剖面烃源岩的生烃历史。模拟结果表明，渤海湾盆地陆上区域主力烃源岩成熟生烃较早，霸县凹陷、板桥凹陷、东濮凹陷、大民屯凹陷、西部凹陷等区域在24.6Ma已达到生烃高峰;渤海海域主力烃源岩生烃时间比陆上晚，渤中凹陷、渤东凹陷、歧口凹陷、辽中凹陷等区域在12Ma开始大范围大量生烃，黄河口凹陷、辽西凹陷、庙西凹陷等区域的大量生油过程发生在5.1Ma，莱州湾凹陷现今才开始大范围大量生油。　　 以不同气候条件下渤海湾盆地不同凹陷发育优质烃源岩所需的最小沉降速率为基础，进行统计分析，研究了地壳和地幔减薄强度对渤海湾盆地不同凹陷优质烃源岩发育的控制因素，确定了在不同气候条件下发育优质烃源岩的深部动力学条件——岩石圈减薄强度。湿润气候条件下发育Ⅰ-Ⅱ1或Ⅱ1-Ⅱ2型优质烃源岩的最小地壳减薄因子为1.05，最小地壳减薄量为2.0km，最小地幔减薄因子为1.10，最小地幔减薄量为5.5km;发育Ⅱ2-Ⅲ型烃源岩的最小地壳减薄因子为1.03，最小地壳减薄量为1.1km，最小地幔减薄因子为1.08，最小地幔减薄量为4.2km;当湖盆面积较小、宽度较窄、边缘相所占凹陷面积比例较大，较难发育湖泊相或发育湖泊相面积过小时，可能需要更大的地壳/地幔减薄因子和地壳/地幔减薄量。干旱气候条件下地壳/地幔减薄程度对烃源岩发育的控制因素不大，但是与湖盆的面积和宽度有关。对于湖盆面积较大，宽度较宽的凹陷，发育优质烃源岩对地壳/地幔减薄强度要求不大;对于湖盆面积较小、宽度较窄的凹陷，发育烃源岩的最小地壳减薄因子为1.05，地壳减薄量为1.8km，地幔减薄因子为1.13，地幔减薄量为6.9km，若发育优质烃源岩则需要更大的减薄因子和减薄量。　　 根据经过剥蚀校正后的不同层位烃源岩的生烃门限深度，确定了不同层位烃源岩成熟所需的最小后续沉降量，研究了优质烃源岩成熟的有利岩石圈减薄强度。烃源岩成熟所需的时间跟地壳/地幔减薄因子成反比，随地壳/地幔减薄因子的增大而缩短，后续沉降量不仅与地壳/地幔减薄因子成反比，还与烃源岩成熟生烃所经历的地质时期的沉降速率有关，若沉降速率过大，则需要更大的后续沉降量。沙四段烃源岩生烃演化过程中，若地壳/地幔减薄因子大于1.15/1.13，地壳/地幔减薄量大于4.5km/7.0km，烃源岩在沙二段沉积初期（40Ma左右）即可进入生烃门限，需要的最小后续沉降量为2300m;沙三段烃源岩生烃演化过程中，若地壳/地幔减薄因子大于1.10/1.12，地壳/地幔减薄量大于3.2km/6.7km，烃源岩在沙二段沉积末期（37Ma左右）即可成熟，需要的最小后续沉降量为1600m;沙一段烃源岩生烃演化时，裂陷活动减弱，壳幔减薄因子变小，烃源岩普遍成熟较晚，若地壳/地幔减薄因子大于1.05/1.10，地壳/地幔减薄量大于1.7km/5.5km，需要的最小后续沉降量为1700m;东三段烃源岩生烃演化过程中，若地壳/地幔减薄因子大于1.05/1.10，地壳/地幔减薄量大于1.7km/5.5km，所需的最小后续沉降量为1500m;如烃源岩成熟过程中沉降速率过大，则需要更大的后续沉降量。