莺歌海盆地沉积厚度巨大,拗陷期地层是油气勘探的主要目的层,其中烃源岩、储层和圈闭的发育与分布均与盆地内构造变形情况息息相关。本文利用莺歌海盆地的实际地震资料和钻井资料,结合区域构造背景,研究莺歌海盆地拗陷期不同阶段的构造变形特征,并基于构造控制沉积、沉积反映构造的思想,研究莺歌海盆地拗陷期的地层沉积充填和构造发育特征,深入剖析莺歌海盆地拗陷期的构造变形和演化特征,包括红河断裂带详细活动演化历史、中央底辟带的成因机制和活动演化历史、微小断裂的发育特征。在此基础上,通过莺歌海盆地现今海水深度图和拗陷期地层厚度图的编制,分别按照“将今论古”和本文提出的“比例补偿”的方法,恢复了盆地上新世和中新世的古地貌环境,其中包括首次恢复莺歌海盆地拗陷期的古海水深度。并且对于莺歌海盆地近期天然气勘探重大突破区-乐东区水道的形成的构造控制作用做了深入研究,并开展了乐东区构造变形物理模拟实验。论文取得了以下主要成果和认识:(1)以T30地震反射界面为界,莺歌海盆地拗陷期可以划分拗陷阶段和快速沉降阶段-两个具有不同构造变形特征的演化阶段,确定同一构造演化阶段构造变形具有很好的继承性,以及盆地中的底辟作用、陆架-陆坡坡折带发育、古构造地貌环境等均受构造变形控制;(2)明确红河断裂带在莺歌海盆地左旋走滑活动终止于10.5Ma(T40地震反射界面),右旋走滑活动开始于2.4Ma(T27地震反射界面);(3)红河断裂带右旋走滑派生的南北向的“T”破裂是底辟构造形成的诱发因素,并将底辟构造演化细分为增压阶段、龟背阶段、穿刺阶段、稳定阶段四个阶段;(4)莺歌海盆地中新世(T60-T30)期间古海水深度为中央深,向边缘逐渐变浅,形成半封闭海湾的沉积环境,预测莺歌海盆地中央深凹带三亚组和梅山组地层具有发育良好烃源岩的古构造背景;(5)莺歌海盆地乐东区水道是在始新世掀斜断块的基础上,叠加后期斜向伸展过程中形成的披覆背斜和复式“Y”型的塌陷构造引起地层差异剥蚀形成的。莺歌海盆地的构造变形特征对南海及南海周缘盆地的研究以及莺歌海盆地的进一步勘探开发具有指导意义。