沙南凹陷位于渤海湾盆地中部,夹持于黄骅坳陷与渤中坳陷之间。新生代以来在太平洋板块、印度板块和欧亚板块汇聚碰撞背景下,经历了多性质、多方向、多期次的复杂构造运动,导致沙南凹陷东、西洼构造差异特征明显。此外,多年的油气勘探历程显示沙南凹陷东、西洼油气富集差异明显,而构造是制约油气聚集的重要因素,目前对于沙南凹陷东、西洼构造差异演化及成因机制缺乏系统性研究与总结,进一步制约了该区的油气勘探。因此,本论文综合运用地震、地质等资料,对沙南凹陷东、西洼新生代的构造特征及差异演化过程进行了系统性分析和总结,在此基础上,结合区域动力学背景和构造物理模拟实验,探讨了沙南凹陷东、西洼新生代构造差异演化的成因机制。基于地震资料的精细解剖,揭示了沙南凹陷东、西洼新生代结构特征及其差异性。沙南凹陷主要发育NW向、NNE向、NE（NEE）向和近EW向四组断裂体系,具有伸展、走滑双重性质,NW向和NNE向伸展断裂是东、西洼的主要控凹断裂,近EW向伸展断裂是凹陷内部的控带断裂。受近南北向构造脊分割,沙南凹陷被划分为东洼和西洼,其中,东洼受NW向沙东断层控制整体呈现单断式结构,受断裂分段性影响东洼内发育3个小次洼,洼陷内发育伸展构造样式和伸展—走滑构造样式;西洼主要受NW向沙南断层和NNE向沙西走滑断层斜交控制形成3个小次洼,整体平面上表现为斜交式结构类型,剖面上呈南北向复式半地堑结构特征,洼陷内发育伸展构造样式、伸展—走滑构造样式和走滑构造样式。基于断层活动速率、平衡剖面和地层迁移特征,分析了沙南凹陷东、西洼的差异演化过程。孔店组至沙四段沉积期,沙南凹陷继承前新生代构造格局呈东、西两个洼陷,受不同的NW向断层活动控制处于初始裂陷阶段,东、西洼内均发育多个呈NW向展布的沉积中心;沙三段沉积期,凹陷发生强烈裂陷,西洼内NNE向断层开始活动,与NW向断层共同组成斜交式结构控沉,内部受近EW向断层分带形成多个沉积中心,东洼受NW向断层持续活动呈单断式结构,沉积中心向北迁移,整体上凹陷内部发育大量NE（NEE）、近EW向次级断裂;沙一、二段至东营组沉积期,裂陷强度减弱,东、西洼继承上一期构造格局,西洼沉积中心向南迁移,东洼大规模接受沉积,整体上凹陷内部近EW向断层活动性加强,NW向断层活动性减弱;馆陶组沉积期以来,沙南凹陷进入裂后拗陷阶段,断层基本不再活动,地层披覆于凹陷与凸起之上,后期受构造再活化影响在西洼发育一系列雁列式展布的NE向次级断裂。结合区域动力学背景,通过构造物理模拟实验揭示沙南凹陷东、西洼差异演化的成因机制。古新世至始新世早期,太平洋板块向欧亚板块NNW俯冲速率降低,印度板块快速汇聚,造成深部地幔向东流动,加之郯庐断裂的左旋走滑,沙南凹陷乃至渤海湾盆地进入初始裂陷阶段,先存NW向断层复活控制沙南凹陷初始裂陷;始新世中期,太平洋板块俯冲方向改变,深部地幔活动加剧,郯庐断裂由左旋走滑变为右旋走滑,进入强裂陷阶段,沙南凹陷内NNE同向沙西走滑断层开始活动导致西洼NNE向和NW向斜交式洼陷形成,东洼持续NW向裂陷;晚始新世至渐新世,太平洋板块持续俯冲,印度板块与欧亚板块的主体碰撞结束,深部地幔活动减弱,郯庐断裂右旋走滑,凹陷持续断陷,裂陷强度有所降低且东洼强度大于西洼;新近纪以来,受热沉降的影响,研究区进入整体拗陷阶段。