南堡凹陷是渤海湾盆地黄骅坳陷的一个次级富生烃凹陷,其2、3号构造带是油气勘探开发的有利区域,发育有复杂的断裂系统,控制着盆地的沉积充填、油气运移和圈闭的形成。随着对南堡凹陷2、3号构造带勘探开发的进一步深入,需要厘清断层在垂向上的发育演化期次和过程,针对不同时期断层叠加作用特征及规律进行研究,归纳总结断层叠加作用在该地区的典型表现方式,系统剖析断层叠加作用对油气运聚成藏和分布规律的控制作用。本文立足于南堡凹陷的高清三维地震资料,对研究区断层的活动期次、形态特征、断层走向、断层活动性和断层演化史等进行分析,总结叠加断层作用在研究区的具体表现形式并归纳其典型模式。在此理论基础上,本次研究还设计了多组平面和剖面砂箱物理模拟实验,验证断层对晚期断层发育的控制作用和对构造组合样式形成的影响,以及晚期断层活动性与早期断层走向之间的关系。本文获得了以下认识:(1)早期断层的走向与晚期构造运动的伸展方向垂直,在晚期构造活动中形成近乎平行的晚期断层,在其他情况相同的情况下,近垂直于构造伸展方向的断层活动性更大;(2)早期断层的走向与晚期构造运动的伸展方向斜交,在该情况下,晚期断层的初始走向应当近乎平行于早期断层,自下而上向垂直于伸展方向偏转,同时在不同沉积层位上的走向和活动强度发生变化;(3)早期断层的走向与晚期构造运动的伸展方向近乎平行;在该情况下,研究区内的断层不再发生活动,对晚期断层的发育也没有影响;(4)基底先存断层在后期的构造演化中若在沙河街组一段沉积时期后还保持持续活动,则会在其上产生复杂的构造组合样式,单独的先存断层控制有以其为主断层的复式“Y”型构造组合,而若先存断层倾向相反且在剖面上彼此相交则容易形成复杂“X”型的断层组合样式,若无早期断层控制,则在南堡凹陷2、3号构造带易形成阶梯状和复式半地堑的构造组合样式;(5)研究区主要的控制油气运移的断层为Ⅱ类断层以及Ⅳ类断层,其中Ⅱ类断层必须要在复杂的构造样式或者在走向与凹陷伸展方向夹角较小的地方才可以形成有效的油气藏,而Ⅳ类断层除此之外,在纵向上停止发育时也可以成为有效的油气二次运移通道;