三水盆地是南海北部陆缘最重要的中、新生代盆地之一,早白垩世—始新世的火山-沉积记录非常完整且十分发育。前人已对三水盆地做过比较系统的研究,特别是该盆地的岩浆活动受到广泛关注,但对三水盆地新生代沉积物特征的研究做的相对较少。本文通过对三水盆地古近系碎屑岩进行岩相学、沉积序列、碎屑岩地球化学等分析,结合火山岩资料,并将其与典型裂谷盆地做对比,认识盆地性质,从而证明南海扩张前存在一个陆内裂谷阶段。本文得到的主要结论如下:三水盆地古近系碎屑岩中的砾石多为变质岩、沉积岩以及火山岩,而在中生代晚期挤压抬升背景下形成的地层中含有大量的花岗岩砾石,这种反差表明在新生代早期该地区已进入到一种区域伸展模式,这种大规模的区域伸展可能是南海扩张前陆内裂谷活动的前兆。沉积序列特征显示以“二元结构”为标志的裂谷环境。裂谷环境具有和被动陆缘相似的沉积物来源,但是由于火山活动的参与,又使裂谷具有其鲜明特色。古新世火山喷发以酸性岩浆占主导地位,说明当时岩浆源较浅;始新世以来,酸性岩浆逐渐减少,主要为基性岩和碱性岩,以碱性岩的出现为特征,并且后来喷发量越来越大,说明岩浆源深度不断加深。三水盆地古近系碎屑岩样品在不同的地化指标及构造判别图解的分析结果表明,除个别样品外,大多数样品均显示出被动陆缘的构造环境特征。根据显微镜下观察到的现象发现,样品颗粒、结构成熟度都较高,与中生代晚期成熟度差,具有近源快速堆积特征的样品形成鲜明对比,同样反映在新生代早期构造环境发生巨大变化。三水盆地与世界典型裂谷盆地特征具有相似性。三水盆地经历了裂陷—萎缩—裂陷—萎缩消亡的过程,如果以裂陷—萎缩为一个旋回,盆地则经历了两次构造旋回,而维京地堑同样是经历了两期裂陷作用,它们具有相似的构造演化模式。三水盆地与红海粗面岩在地球化学上表现出良好的共性,指示两者所处的大地构造环境基本一致,同为陆内裂谷环境。但始新世后由于区域构造活动的影响,三水盆地的发育受到阻遏,成为了一个“夭折”的陆内裂谷盆地。