本文基于大量新采集的高品质二维和三维地震资料,特别是跨区域、深反射的长电缆地震剖面以及钻井资料的系统解释、处理、制图和分析,深入开展南海北部陆缘地壳伸展过程和深水-超深水盆地形成演化过程的研究,划分陆缘地壳的构造单元,建立深水-超深水盆地的构造-地层格架,阐明深水-超深水盆地的演化过程及其与深部地壳岩石圈结构的关系,揭示陆缘深水-超深水盆地的成盆机制。南海北部陆缘是我国现实的深水油气勘探区,蕴含了巨大的油气资源潜力,本研究不仅具有重要的理论意义,而且具有重要的实际应用价值。论文取得的研究新进展和新认识如下:1、从岩石圈伸展变形的角度,以重磁地球物理场特征、地壳厚度变化特征和沉积盆地的构造样式为依据,划分了南海北部陆缘的结构构造单元。长期以来,南海北部陆缘的单元划分方案不同,前人通过以海底地形为主的陆架、陆坡、海底台地等术语或者地壳速度结构反映的洋陆边界、洋陆转换带等概念来描述由陆缘由陆向洋的变化。本文通过整理了最近些年来现今被动大陆边缘的地震解释、ODP钻探以及造山带内古老伸展陆缘的露头资料,以地震剖面解释为基础,结合重、磁数据,深入开展了南海北部陆缘构造单元的识别和划分,由陆向洋识别出近端带、细颈化带、远端带、外缘隆起+OCT和洋壳等结构构造单元,编制完成了南海北部陆缘的结构构造单元图。近端带对应地壳伸展较弱的地区,主要表现为高角度断层控制的地堑半地堑。细颈化带区域地壳发生快速减薄、Moho面抬升并开始出现大型拆离断层。远端带位于减薄地壳之上,主要发育一系列的向海倾斜拆离断层。外缘隆起带+OCT是减薄陆壳与洋壳的过渡区域,在地震剖面上基底内部可以出现下地壳高速体、成分莫霍面和地震莫霍面的复杂反射结构,地壳表层表现为不同程度的基底隆起,根据重磁反演和反射地震解释的地壳结构推测该区域在极薄的地壳下伏可能存在蛇纹石化的地幔。2、揭示了南海北部深水盆地结构型式,识别出深水盆地发育演化过程中的重要的构造响应界面SD、PD。明确了在深水区沉积盆地断坳转换面(PD)和岩石圈裂解界面(T70)之间的差异及其相互关系。在细颈化带和远端带内详细的地震剖面解释发现南海北部陆缘深水盆地普遍为形成于低角度正断层系统之上的拆离盆地,这类盆地边界断层倾角较低(15°-25°),具有较高的滑移速率和大的伸展量(50%-200%),且盆地以近水平产出的拆离断层面打底,上盘常常发育大型伸展断弯褶皱(滚动背斜)、向下会聚到深部拆离面的分支断层系及其所控制的大幅度旋转的基底断块,显示出与传统裂谷系迥异的构造-沉积和地层结构特征。以鹤山凹陷、白云凹陷、兴宁-靖海凹陷为主的详细地震剖面解释和分析确定出记录拆离断层开始活动的响应界面SD和停止活动的PD界面,据此揭示出深水区发生的、以中始新世拆离盆地为代表的第二幕裂陷作用。明确了T70界面是上超在最老洋壳(32Ma)之上的第一个界面,代表南海北部陆缘岩石圈开始裂解的界面。该界面的发育时间要晚于记录局部盆地区构造活动停止的断坳转换面,指示南海北部陆缘的伸展变形过程具有向海迁移的规律3、建立了南海陆缘不同构造单元盆地的构造地层格架,基于构造活动性和沉降史定量分析,以岩石圈的拉伸破裂理论为指导,重建了陆缘盆地的形成演化过程。通过陆缘不同构造单元的沉积盆地充填序列中识别出Tg、SD、PD、T70等重要的、不同级次构造的响应界面,确定出南海北部陆缘发生了三幕裂陷作用及其时空分布,认识到伸展陆缘的近端带中,其同裂陷阶段经历了第一、三两幕裂陷作用,形成了同裂陷阶段两幕高角度断层控制的同构造断陷层,上覆陆架浅海沉积层为主要结构特征的近端带构造地层格架;伸展陆缘的细颈化带-远端带中,其同裂陷阶段经历了第一、二两幕断陷和断拗转换幕,形成了断陷层-拆离层-断坳层构成的断陷层,上覆深海-半深海坳陷层为基本结构特征的细颈化带-远端带构造地层格架;伸展陆缘的OCT中,其同裂陷阶段可能只经历了第三幕裂陷作用,形成了极薄的同裂陷层或断坳层,上覆深海远洋沉积的构造地层格架。对一些典型剖面开展了断裂活动性和盆地沉降史的定量计算和分析,提出第一幕裂陷作用形成于岩石圈整体伸展、均匀纯剪切变形过程,形成弥散式断陷盆地系;第二幕裂陷作用形成于岩石圈显著薄化的背景,应变集中,简单剪切变形导致了细颈化带和远端带内拆离盆地的发育;第三幕裂陷作用表现为近端带内的弱断陷,但主要集中发生在远端向洋边缘,导致了地幔剥露及其之后的切割地幔的高角度断陷。由此,结合区域构造背景,重建了南海北部陆缘盆地的发育演化过程。