珠江口盆地是发育在南海北部陆缘的新生代裂陷盆地,珠一坳陷是其北缘的一个重要的含油气坳陷。新生代珠一坳陷位于欧亚板块、太平洋板块以及印度板块三大板块构造应力作用的交汇处,受太平洋板块的俯冲及印度-欧亚板块挤压碰撞影响,具有独特的构造应力场环境和复杂的演化历史。坳陷具“下断上拗”的典型二元结构和“先陆后海”的演化历史,发育古近纪文昌期(珠琼运动I幕,Tg-T80)、恩平期(珠琼运动II幕,T80-T70)陆相裂陷湖盆沉积和古近纪末期-现今(T70-T0)海陆交互相-海相拗陷沉积。始新世珠琼运动I幕(简称裂陷I幕)作为珠江口盆地由主动陆缘向被动陆缘转变后的首次大规模裂陷,是新生代早期最重要、最强烈的裂陷时期,也是珠一坳陷主力烃源岩发育期。在张扭性构造应力背景下,珠琼运动I幕裂陷发育具有陆内裂谷性质的裂陷盆地,与典型的裂陷盆地相比,具有其独特的结构和构造特征。在珠一坳陷有限区域范围内,同期发育大量不同走向的复杂断裂体系以及诸多不同结构、构造类型及特征、动力学属性、以及空间展布的裂陷(凹陷/洼陷),其复杂的成盆机制和盆地演化特征长期困扰相关研究者。本文通过理论调研和研究实践,发现珠一坳陷裂陷的发育除受区域应力因素控制之外,与基底属性(基底先存构造和基底物质非均质性)也具有直接的成因联系,其复杂断裂体系和裂陷结构的形成受上述两者的联合制约。南海北部大陆边缘珠江口盆地发育在加里东及印支、燕山褶皱带基底之上,具有复杂的基底岩性组成和分布;前裂陷期盆地经历多期构造运动,广泛发育大量不同走向和性质的先存构造。裂陷初始发育过程中,复杂的基底岩性和不同属性的先存构造对断裂的发育和展布以及裂陷的形成和演化起到了重要的控制作用,它们与区域伸展应力的联合控制,可能是造成珠一坳陷复杂裂陷发育的根本原因。本研究以珠江口盆地珠一坳陷为对象,以钻井、地震、重力、磁力等资料为基础,综合运用地震剖面解析、钻井约束下地震属性聚类、重、磁力资料小波多尺度分解等手段,从凹陷、甚至洼陷尺度对珠一坳陷基底岩性和先存构造(先存断裂)的发育及分布进行精细刻画和系统梳理。并结合区域应力,从更精细、更小尺度研究基底属性(基底先存构造和基底岩性非均质性)差异和区域伸展应力对裂陷结构、构造及演化的联合控制作用,并探讨这些复杂裂陷的形成机制和发育模式。始新世珠琼运动I幕珠一坳陷同期发育NE向、NEE向、NWW向和EW向四种不同走向断裂,NE向和NEE向边界断裂主要发育在坳陷南北缘,由双向对倾的系列大型正断层组成,整体控制坳陷及其内部各凹陷展布和演化,同时兼具控洼职能。NWW断裂主要分布于坳陷东部惠州凹陷和陆丰凹陷,与边界断裂斜交,大型NWW向断裂控制凹陷内部洼陷的发育。EW向断裂则主要为凹陷或洼陷内部同生小型断裂,对断陷结构影响较弱。区域上不同走向断裂的展布、产状和运动学特征存在东西分异特征。西部恩平凹陷和西江凹陷主干断裂主要以NE向低角度边界正断层为主,与裂陷轴平行,断裂发育规模大,走向单一。东部惠州凹陷和陆丰凹陷NEE向、NWW向和EW向断裂并存,以高角度断裂为主,断层走向与NE向裂陷轴斜交;NEE向边界断裂多段式发育特征明显,平面上呈“Z”字型或“L”型展布,多条断裂雁行式排列。受不同走向、级别和性质断裂控制,珠一坳陷内部的结构极其复杂,众多洼陷结构迥异,沿走向多变。研究以洼陷为基本结构单元,依据断陷平面展布形态、沿走向断陷结构变化及极性反转等特征,将珠一坳陷内部洼陷结构样式划分为单型半地堑、串联复式半地堑、非对称型地堑三大类,并根据主控断层倾角大小,进一步将其划分成高角度单型半地堑、低角度单型半地堑、高角度串联复式半地堑、低角度串联复式半地堑和非对称型地堑五亚类。不同类型裂陷在区域上存在东西分异的发育特征:西部凹陷普遍发育结构简单的低角度单型半地堑,东部惠州凹陷以高角度裂陷为主,大量不同走向和结构样式的高角度裂陷并存,并且裂陷结构样式在凹陷边缘和内部存在显著差异:南北边缘洼陷带广泛分布高角度串联复式半地堑,中央洼陷带则集中发育高角度单型半地堑和非对称裂陷。通过地震剖面识别和重磁异常资料解析,在珠一坳陷内识别出大量基底先存断裂。垂向上依据先存断裂性质将基底划分成下部压扭性褶皱逆冲构造层和上部张性/张扭性伸展构造层。下部构造层为中生代燕山期左旋压扭性褶皱逆冲构造体系,在珠一坳陷全区广泛分布,发育NE向压剪断裂体系和NW向左行剪性断裂系,在剖面上以NE向对冲式先存低角度冲断断裂和NWW向先存高角度断裂为主;上部构造层为晚白垩纪末期被动陆缘环境下产生的张性或张扭性伸展构造体系,以NE和NWW向先存高角度正断层为主,主要分布在东部凹陷,控制前文昌期小型裂陷发育。横向上,西部凹陷基底顶部出露的NE向先存断裂以对冲式大型宽缓低角度逆冲断裂系为主,分布在裂陷边界附近,纵向延伸长,发育规模大;东部凹陷晚期发育的NE向高角度张性/张扭性构造层掩盖了下部的压扭性褶皱逆冲构造层,NE向先存断裂以高角度正断层为主。NW-NWW向先存断裂则在全区广泛发育,早期为燕山构造运动作用下产生的左行走滑断裂,晚白垩纪末期伸展环境下发生活化,形成具一定右行剪张性质的正断裂,自西向东断层走向存在约20°逆时针旋转。除先存断裂之外,珠一坳陷基底还具有复杂的岩性组成。全区广泛发育中酸性侵入岩,主要以花岗岩、花岗闪长岩、石英二长岩等为主,占研究区面积80%以上。横向上不同时代的花岗岩体沿坳陷南部边界南北分带,沿东沙隆起和番禺低隆起边界东西分区,岩体侵入年代具有西老东新、南老北新的展布特征,不同时代的花岗岩体之间形成大型岩体接触边界。中生代沉积岩主要包括坳陷东南缘中生代海相沉积及坳陷内孤岛状分布的晚白垩世末期裂陷沉积残留。全区火山岩分布较为局限,一般位于深大断裂附近,呈带状或穹窿状分布,与白垩纪末期裂陷相伴生岩浆作用有关。而变质岩基底仅在恩平凹陷局部发育,主要为晚侏罗世浅变质细-粉砂岩和变质石英岩。珠江口盆地珠琼运动Ⅰ幕区域伸展主要受太平洋板块俯冲带SSE向后撤和古南海板块SSE-SN向拖曳作用影响。晚白垩世-中始新世,太平洋板块俯冲作用发生重大转折,板块俯冲方向由NE向转为NNW向,俯冲速率迅速减小和俯冲角度变大,引起俯冲带SSE向向洋后撤。伴随着东亚陆缘俯冲带的后撤,婆罗洲发生逆时针旋转,古南海洋壳开始沿Lupar线向南俯冲。东亚陆缘俯冲带SSE向后撤和古南海板块SSE-SN向拖曳作用,造成太平洋-欧亚板块之间水平压应力的传递减弱,导致南海北部陆缘在晚白垩世末期发生了应力场由左行压扭向右行张扭的转变,处于伸展环境之下,形成珠琼运动Ⅰ幕NNW-SSE向区域伸展构造应力。研究运用Anderson模式选取坳陷内远离先存构造且未断穿基底的同生断层,通过其走向来确定珠琼运动Ⅰ幕不同区域主伸展应力的基本方向,发现珠一坳陷最小主应力(σ3)方向自西向东由恩平凹陷的SSE向(~155°)逐渐过渡到东部惠州凹陷的近SN向(~175°),存在约15-20°的顺时针旋转。基底属性和区域应力作为控制裂陷发育的两个核心要素,在不同区域和演化阶段由于其几何特征、构造属性及控制作用差异,对断层和裂陷结构具有不同程度的影响。而两者之间不同的组合,更加剧了控凹(洼)机制的分异,并衍生出“限制型”、“主控型”与“联控型”等多种斜向伸展模式。区域上珠一坳陷斜向伸展具有东西分异的特征,西部凹陷以“主控型”斜向伸展为主,NE向先存低角度逆断层在高孔隙流体压力伴随软弱岩相环境下,摩擦系数急剧减小,在大角度斜交的NNW向伸展应力作用下,先存断裂强烈活化,形成单一的大型边界断裂整体控制凹陷发育和演化,使凹陷(洼陷)发育结构简单的低角度单型半地堑。东部凹陷在“联控型”斜向伸展作用下,NE向先存高角度正断层、NEE向岩体界面和NWW向先存剪张断裂与近SN向伸展应力中等角度斜交并集体活化,形成复杂的断裂体系和众多不同走向的高角度裂陷。同时由于不同走向和性质先存断裂及岩体界面的活动性差异,导致其控制下新生断裂具有不同的发育规模,NE向先存正断层活动性较强,裂陷过程中易于形成大型控凹断层,控制凹陷边界及一级构造区带的展布。NWW向先存断裂活化程度稍弱,主要控制凹陷内部一系列NWW向次级构造,阻碍NE向构造的纵向延伸,使东部凹陷呈现东西分区、构造走向频繁变化和强分割的特征。此外,先存断裂和岩体界面在不同区域的差异分布,导致活化过程中具有不同的断层传播—联结模式。凹陷边界不同走向先存断裂(岩体边界)并存,斜向伸展过程中不同走向先存断裂及岩体界面同期活化并分别形成新的断层段,控制不同的裂陷结构和沉积中心,并在随后的伸展过程中迅速扩展联结,形成多段式边界断裂和裂陷结构复杂多变的“高角度串联式复式半地堑”。凹陷内部断裂主要由大量平直的NWW向先存走滑断裂活化而成,形成一系列斜列式、具单一走向的同向或反向断裂系,形成结构简单的NWW向高角度“单型半地堑”和“非对称地堑”。珠一坳陷差异性基底属性和构造应力的联合制约,导致在东、西部凹陷之间以及凹陷内部形成众多不同走向和结构样式的裂陷,是造成坳陷内复杂裂陷发育的根本原因。