渤海湾盆地是中国最大的裂谷型含油气盆地，自20世纪60年代揭开油气勘探的序幕以来，经过近50年的发展，不断取得突破性的进展。尤其是海域地区浅层勘探成果突出，在新近系的馆陶组和明化镇组陆续发现了埕岛、曹妃甸11-1、曹妃甸11-2、渤中25-1、蓬莱19-3、南堡等超亿吨级的大油田，显示了浅层油气勘探的巨大潜力。盆地的构造演化史的研究表明，与Mckenzie所预测的一般裂谷型盆地演化不同的是，裂后阶段渤海湾盆地虽转化为坳陷形态，但表现出幕式的演化特征，在总体热沉降背景之下，发生了快速沉降，反映了其裂后期演化过程中的多因素的控制作用，特别是周缘板块的构造活动以及岩石圈深部动力背景，可能是其裂后期幕式快速沉降的主要动力来源。渤海湾盆地裂后期的幕式、快速沉降的演化特征并非特例，对世界上许多地区典型的伸展型盆地裂后期沉降过程的研究已经证实，无论是大西洋被动大陆边缘的伸展盆地，还是位于西北太平洋主动大陆边缘的我国东部新生代伸展盆地，其裂后期的演化都表现为幕式、快速沉降的特点，而晚期巨型含油气系统的形成、发育和演化与裂后期的快速沉降密切相关，都是在新构造运动的背景下发生的。考虑到裂后期幕式快速沉降及其驱动机制在理论上和油气勘探实践中的重要研究意义，本文以沉积盆地动力学分析的思路为指导，基于大量翔实的、高精度的地质—地球物理资料，对包括黄骅坳陷、济阳坳陷和渤中坳陷在内的环渤海盆地裂后期充填序列进行构造、沉积、沉降及深部动力背景的综合研究和定量模拟，在此基础上，建立盆地裂后期统一的构造—地层格架，识别新构造运动所形成的典型构造样式，厘定盆地裂后期快速沉降幕次和级别，揭示新近纪以来周缘板块重大的构造运动学事件以及岩石圈深部动力因素在渤海湾盆地形成演化过程中的耦合效应，从新的角度建立环渤海盆地裂后期动力学演化过程及其成因机制模式，并分析晚期油气成藏的构造控制条件，指导油气勘探。论文的主要内容及成果如下：　　 1.通过地层的沉积特征、古生物的化石组合序列和古地磁的对比研究和综合定年，统一了环渤海盆地新近系各组段的划分标准，并确定了主要地质界面的地震反射以及钻井、测井响应特征：馆陶组底界面(T2)在地震剖面表现为强振幅、连续的反射特征，削截反射清楚易追踪，钻井岩性柱底部为大套的含砾的粗碎屑岩，测井曲线发生明显的突变；明下段底界面(T0)在地震剖面上表现为强振幅—中强振幅的连续反射特征，以低角度的削截反射为主，岩性主要为细粒沉积，界面上下测井曲线也发生了突变；明上段底界面(T10)以中振幅、中连续的反射为主，削截现象不明显，主要为整合的接触关系，岩性上以粗粒为主，测线曲线的变化幅度加大。在此基础上，建立了横跨济阳、黄骅以及渤中坳陷的反映了环渤海盆地构造和地层演化总体特征的区域性构造—地层格架，无论是断裂的发育规模和程度还是地层的沉积厚度，都具有从济阳坳陷和黄骅坳陷的陆上地区逐步向海域地区迁移的特征，特别是紧邻郯庐断裂带的渤中凹陷，新近纪以来更是形成了复杂的断裂体系，并具有巨厚的沉积充填序列，反映了其自新近纪以来构造活动强烈，一直为整个渤海湾盆地的沉积和沉降中心。　　 2.根据剖面上的几何形态特征、平面上的展布和排列特征，识别了新构造运动典型的构造样式，包括潜山披覆背斜、滚动背斜和逆牵引背斜构造、负花状构造、雁列构造和帚状构造、挤压反转背斜构造以及火山构造等。其中潜山披覆背斜、逆牵引褶皱构造、滚动背斜属于伸展型构造样式，发育于基底潜山背景和长期活动的主要断层带之上，主要分布于济阳坳陷的孤岛、孤东、埕岛潜山，黄骅坳陷港东潜山、羊三木潜山以及渤中坳陷的石臼坨、莱北、庙西、渤南低凸起等盆地内的凸起高部位；以负花状构造、雁列构造和帚状构造为主的扭动型构造样式，主要是受到了郯庐断裂带、兰聊断裂带的右旋走滑以及张家口—蓬莱断裂带左旋走滑的控制和影响，并主要沿这三大断裂带展布；挤压反转背斜构造的形成与郯庐断裂带所受的后期挤压应力逐渐增强而发生反转有关，主要见于辽东湾、渤东低凸起、渤南低凸起；火山构造样式以形成典型的火山口及火山通道构造和顺层侵入的玄武岩岩席为主，这类构造显示了深部的岩浆活动，与沟通深部的深大断裂带的活动有关。各种类型的构造样式与油气的关系密切，是晚期油气圈闭形成的重要基础。　　 3.通过沉降史回剥反演的方法，厘定了裂后期沉降演化的幕次，划分了快速沉降幕，确定了沉降中心的分布及其时空变化特征。根据4条区域性格架剖面的沉降史反演模拟结果，可以确定环渤海盆地裂后期沉降的总体特征。空间上，济阳坳陷和黄骅坳陷的陆上地区沉降速率要小于海域地区，而渤中凹陷则是整个环渤海地区沉降速率最快的地区；时间上，馆陶组沉积期沉降速率较低，大部分地区都在50m/Ma以下，渤中凹陷稍高，可以达到100m/Ma；从明下段沉积期开始，沉降速率开始加快，明上段—第四系沉积时期的沉积速率进一步加快，最高可达280m/Ma。据此，可以将环渤海盆地区的裂后期划分为三幕：馆陶组沉积期的裂后热沉降幕、明下段沉积期的加速沉降Ⅰ幕和明上段—第四系沉积期的加速沉降Ⅱ幕。不同时期沉降中心的分布也具有规律性，馆陶组沉积期主要分布于邻近郯庐断裂带的渤中凹陷；明下段沉积期向外有所扩展，歧口凹陷成为另一个沉降中心，到了明上段—第四系沉积时期，盆地普遍发生了沉降，沉降中心包括从渤中凹陷到沾化的东部、歧口凹陷以及靠近兰聊断裂带的临南洼陷。裂后期的幕式加速沉降过程以及沉降中心的分布规律充分体现了盆地内深大断裂活动对裂后期盆地演化的控制和影响作用。　　 4.以岩石圈伸展的挠曲悬臂梁模型为基础，应用岩石圈与深度相关的伸展定量计算方法，对渤海湾盆地的岩石圈伸展变形进行了探索性的研究。综合正演、反演模拟所得到的关于上地壳、地壳和岩石圈的伸展系数的计算结果，渤中凹陷上地壳的伸展系数整体较小，在渤中凹陷内最大，β值在1.22左右；地壳的β剖面呈现峰值的变化，在盆地的两侧隆起区β值较小(≤1.1)，向渤中凹陷β值逐渐增大，在沉降最深处β最大达到2.13；岩石圈的伸展系数在渤中凹陷内较大，β接近于4左右，而向盆地的边缘凸起区则逐渐减小到2.3和≤1.1。以上模拟结果表明从盆地边缘向盆地的中央沉降区，地壳和岩石圈的伸展规模和程度逐渐增大，岩石圈不同深度发生了不同程度的伸展。　　 5.从新近纪以来周缘板块的重要运动学事件入手，深入剖析了不同时期区域应力场的变化特征及其对快速沉降的控制。新近纪以来周缘板块在与欧亚板块会聚的过程中，会聚速率和方向发生了多次变化，其中印度板块在10Ma时会聚速率由45mm/yr增加到50mm/yr，方向也变为近S-N向；西太平洋板块在保持NWW向俯冲的情况下，会聚速率发生了两次大的转变，在19.5-10.5Ma时间内，会聚速率降低至69mm/yr，10.5以来又升高到106mm/yr;菲律宾海板块在5Ma时，运动方向由北转向NWW方向，运动速率达到了48mm/yr，并在此时期内与欧亚板块发生碰撞。上述板块构造运动学特征使渤海湾盆地新近纪以来的区域构造应力场在总体以近EW向挤压和近SN向拉张的情况下，经历了一个由弱到强的动态发展过程，控制了裂后期幕式、加速沉降的演化过程。　　 6.通过对岩石圈的深部背景进行多角度的综合分析，探讨并建立了渤海湾盆地裂后期快速沉降的深部动力学模式。渤海湾盆地区具有较高的热流值，其地壳和岩石圈具有分层的结构特征，而且在中-下地壳层内，存在明显的高导低速层，是岩石圈内重要的软弱层，在后期构造运动过程中容易发生活化。据此，结合岩石圈不同深度的不同程度的伸展变形特征，建立了环渤海盆地裂后期快速沉降的深部动力学模式。馆陶组沉积期，主要受控于岩石圈回落所导致的热衰减，盆地沉降缓慢，与Mckenzie模型所预测的沉降速率随时间呈幂指数率减小基本一致；从明化镇组沉积期开始，渤海湾盆地除了区域板块构造应力场有所增强以外，更主要的是深部的动力背景变化，深部地幔的热扰动，产生了局部的地幔对流作用，可能导致了软流圈的再次上涌，莫霍面和软流圈项面向盆地坳陷区拱起，高温状态下的中-下地壳层以及地幔岩石圈发生塑性流动而强烈减薄，在此过程中，上地壳主要通过挠曲均衡作用，来响应岩石圈深部的伸展减薄，导致了地壳表层坳陷盆地内的强烈的沉降。这种作用过程可能在晚期阶段(5.1-现今)更加显著，加之区域构造应力场的显著增强，使得晚期成为裂后沉降的最快阶段。　　 7.环渤海盆地裂后期的快速沉降是由多种动力因素共同驱动和控制的，既有周缘板块构造运动学事件所导致的区域上的构造应力场变化的控制因素，同时也是岩石圈深部由于中-下地壳和地幔岩石圈的大规模的塑性流动所导致的伸展减薄在上地壳的均衡响应。这两个方面的控制因素并非孤立的存在，而是通过它们之间的相互作用和相互影响，共同控制了裂后期的快速沉降过程。　　 8.系统总结了晚期油气藏的类型和特征，阐明了晚期成藏过程中构造对油气圈闭的形成、油气运移和晚期快速充注成藏的重要控制作用。环渤海盆地新近系不具备生油能力，晚期油气藏大多是次生油气藏。新构造运动形成了披覆背斜、逆牵引背斜、同沉积走滑断背斜、断层-岩性等众多圈闭类型，为新近系的油气聚集提供了有利的场所；长期活动的主断层和数量众多的新生小规模断裂共同组成了晚期油气的输导系统，规模较大且活动时间长的主断层可以沟通深部的烃源岩层和浅层的储集层，成为油气运移过程中的优势运移通道，而晚期活动的密集断裂网则将主断层输送上来的油气运移至不同的圈闭内富集下来，起到了再次分配油气的作用。