南海是西太平洋地区最大的边缘海，其地理及构造位置特殊，是海洋地学研究的重要热点地区之一。1999年大洋钻探184航次在南海成功进行，首次在南海海域采集到了系统而连续的深海岩心和测井资料，为该区古海洋、古环境、古气候变化等科学问题的研究提供了不可多得的资料。根据地震资料，将南海以钻、测井资料为主的古海洋与古环境研究推广到空间定性和定量预测，对于海洋地质研究具有重要的理论与实际意义。 本论文利用高分辨率反射地震资料和ODP184航次获得的岩心及测井资料，开展新生代地震层序地层学研究，并反演和预测地层碳酸盐含量。在对横穿南海北部大陆边缘陆架和陆坡的高分辨率地震资料进行精细层位追踪和解释基础上，根据上超、下超、削蚀、顶超等地震反射终止标志，在晚渐新世以来的地层中识别出了34个层序界面，划分出了34个层序和8个超层序组合，从而初步建立了南海北部陆架和陆坡区较统一的、分辨率较高的地震层序框架。 在地震层序分析基础上，在南海北部大陆边缘晚渐新世以来的地层中识别出5大类，共13个小类的地震相单元。这五大类地震相单元依次为：平行反射相、发散反射相、前积结构相、丘状反射相和充填结构相。其中前积相根据反射特征可以进一步划分为S形前积相、斜交前积相、复合前积相等3个亚类；丘状反射相则综合反射特征及成因进一步细分为丘状滑塌、底辟、碳酸盐岩隆、迁移波状相；充填相根据内部充填特征分为四个亚类：杂乱充填相、上超充填相、丘形上超充填相、前积充填相。对各种地震相的反射特征、分布及地质意义进行了探讨。 提出了根据地震资料反演地层碳酸盐含量的新方法。在地震层序分析基础上，对ODP1146和1148钻孔岩石物性与碳酸盐含量之间的关系进行了分析，通过属性优选，选取波阻抗、主频、道积分绝对振幅、振幅加权的余弦相位等与碳酸盐含量关系密切的地震属性，采用人工神经网络方法反演碳酸盐含量。反演结果与ODP184航次钻孔岩心分析结果具有可比性，证明了方法的合理性。预测结果较客观地反映了晚渐新世以来不同演化阶段的沉积特点。 综合地震层序分析、地震相分析和地层碳酸盐含量反演结果，对渐新世以来的南海北部大陆边缘沉积环境及其演化过程进行了初步分析和探讨。结果表明，古珠江水系的发育始于晚渐新世。从晚渐新世以来，一直到中中新世，研究区整体为水体上升的海进环境，但在中中新世，发生了多期的局部海平面升降变化，主要反映了气候变化。在晚中新世早期，由构造运动和全球海平面变化的共同影响，在南海北部陆缘发生了明显的海退，陆架推进到目前的上陆坡位置。在晚中新世中期，发生大规模海侵，直至晚中新世末期—早上新世初期，由于菲律宾板块吕宋岛孤与华南板块碰撞带在中新世/上新世的碰撞，引发了两次区域构造运动，现今陆架抬升遭受剥蚀。在上新世，现今构造格局基本形成，上新世—更新世在陆架发育了多期的现代三角洲沉积，反映了海平面相对静止期—海退—海进的变化；在上新世末期，高频、高能、高连续性的地震反射特征，可能反映了北极冰盖形成，全球变冷的沉积环境变化。