高邮凹陷位于苏北盆地南部,为中-新生代伸展型叠合盆地,是苏北盆地探明程度最高的凹陷,其复杂而独特的构造特征一直是诸多学者的研究焦点。本文在高精度三维地震解释基础上,系统分析高邮凹陷断裂几何学和运动学特征,厘定断裂活动时期,恢复断裂演化过程,并对断裂形成应力机制进行分析,对局部地区特殊构造成因进行综合解析,同时针对断裂变形机制设计物理模拟实验,再现高邮凹陷演化过程。研究表明:高邮凹陷断裂演化主要分为三个时期,分别为吴堡期、戴南期、三垛期,分别对应裂陷I幕、裂陷II幕、裂陷III幕;盆缘边界断层在泰州、阜宁组沉积期为非同沉积断层,活动性较弱,在吴堡运动时发生强烈活动;主要控陷断层真(2)断层水平分段,汉留断层也为分段断层,长期活动;阜宁组沉积期断裂形成时期相同,不同区域伸展模式不同造成断裂发育特征不同;戴南组沉积期边界断层真(2)断层和控陷断层汉留断层在局部“跷跷板”式控陷活动使真(2)断层下盘发育独特的高角度断阶带。三垛组沉积末期高邮凹陷应力场发生转向,在南北向伸展应力场下形成部分东西走向断裂。同时依据以上研究成果,按照不同时期断裂活动特点,针对不同演化阶段分别设置物理模拟实验,成功模拟出裂陷I幕高邮凹陷东部形成大量反向断层,西部形成“V”字形对倾断层组合;裂陷II幕两条控陷断层交替控陷,模拟出断陷结构特征;裂陷III幕应力场转向,裂陷I、II幕形成的先存断层在裂陷III幕保持断裂原走向,不受先存断裂约束区域形成新生东西走向断裂。