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本文以区域地质资料、三维地震资料为基础,对骨干地震剖面采用新解释方案进行重新解释,从断裂的几何学特征研究出发,结合区域构造演化阶段及大地构造背景,对断裂活动时期进行厘定,并运用平衡剖面技术编制构造发育史平衡剖面,对徐家围子断下构造演化过程及成因机制进行系统分析;运用构造物理模拟实验等方法,对徐家围子断陷同裂陷期主干断裂特征及分布以及构造演化过程进行模拟,为成因机制分析的结果提供佐证。徐家围子断陷共发育F1、F2和F3三条主干断裂,F1和F2断裂为断陷的主干边界断裂,F3断裂认为是F1和F2之间受先存断层控制,经历多期构造变形产生的变换断裂,具有走滑特征。F1和F2断裂平面走向具有多走向分段连接的特征,反映了研究区经历了多期次多方向的变形改造作用,主干断裂控制了断陷的发育和地层的分布。徐家围子断陷构造演化阶段可以划分为以下5个阶段:古生代末期-中生代早期前裂陷期基底形成阶段、中生代火石岭组时期初始裂陷阶段、沙河子组时期强裂陷阶段、沙河子组末期开始的裂陷萎缩阶段以及登娄库组沉积之后的后裂陷阶段。结合断裂的几何学及运动学特征,认为徐家围子断陷同裂陷期各个阶段构造应力方向不同:火石岭组时期为初始裂陷阶段,伸展应力方向近EW向;沙河子组时期为强裂陷阶段,区域伸展应力方向为EW向;沙河子组末期受近EW向挤压应力的影响进入裂陷萎缩阶段,营一段伸展应力方向为EW向但是伸展强度明显减小,营一段末期为EW向挤压反转;营三段时期区域伸展应力方向为NW向,区域应力场方向的变化导致营三段断裂发育及地层展布与前几个阶段具有明显的不同。通过构造物理模拟实验,结合平衡剖面技术,认为徐家围子断陷构造演化就有多期不同方向伸展、挤压作用叠加的特征。利用多个刚性基底块体建立基底模型,经过多期次多方向不同程度的伸展和挤压反转,可以模拟徐家围子断陷的构造变形过程。实验结果表明,多期次多方向的伸展-挤压变形改造,使得现今同裂陷期构造具有复杂的构造特征,受基底先存断裂分布的影响,徐家围子断陷同裂陷期主要发育F1和F2两组主干边界断裂,断裂形态为铲型或坡坪式;在F1和F2之间发育了F3断裂,为基底先存多个块体在多期多方向斜向拉伸-挤压作用下产生的局部具有走滑特征的变换断层。