Đây là giai đoạn quan trọng trong quá trình hình thành bể, thể hiện bằng sự bắt đầu hoạt động của các đứt gãy mới và tái hoạt động của các đứt gãy đã được sinh thành từ trước. Các đứt gãy hoạt động theo cơ chế tách giãn bởi sự căng tách theo phương Tây Bắc – Đông Nam. Pha tách giãn có thể được bắt đầu từ Eoxen - Oligoxen và kết thúc vào cuối Mioxen sớm. Trước khi pha tách giãn xảy ra toàn bộ khu vực nghiên cứu còn là một lục địa với bề mặt tương đối bằng phẳng, chỉ có rất ít đứt gãy phân cắt. Các đứt gãy này được hình thành do sự phá vỡ móng cố kết khi các mảng va đập vào nhau vào cuối Mezozoi. Lấp đầy địa hào và bán địa hào là các trầm tích lục nguyên được vận chuyển chủ yếu từ các vùng cao ở phía Tây và Tây bắc, Đông và Đông bắc đến.
Giai đoạn đồng tách giãn có thể được chia thành 2 thời kỳ (2 pha): Pha tách giãn sớm (Eoxen - Oligoxen) và pha tách giãn muộn (Mioxen sớm).
- Pha tách giãn sớm (Eoxen - Oligoxen)
Đây là giai đoạn tách giãn mạnh mẽ nhất trên toàn bộ khu vực nghiên cứu: các đứt gãy cổ tái hoạt động, các đứt gãy mới được hình thành hoạt động mạnh. Vật liệu trầm tích vận chuyển từ những nguồn gần hoặc rất gần, lấp đầy các địa hào, bán địa hào với các thành phần hạt thô hoặc cực thô, sau đó là các trầm tích cát bột xen kẽ, độ hạt mịn dần lên phía trên của mặt cắt. Trong mặt cắt đã phát hiện được khá nhiều các dấu vết của thực vật thượng đẳng, chứng tỏ pha tách giãn sớm đã diễn ra trong một điều kiện môi trường trầm trích đầm lầy và đồng bằng châu thổ là chính. Đến cuối thời kỳ
này, bề mặt Oligoxen được nâng lên và bị bào mòn, nhưng sự bào mòn này không diễn ra rộng khắp trên toàn bộ khu vực. Đến đây, giai đoạn tách giãn sớm ngừng hoạt động và sau đó là pha biển tiến tràn vào và pha tách giãn muộn bắt đầu.
- Pha tách giãn muộn
Bắt đầu bằng một pha biển tiến, các vật liệu trầm tích được vận chuyển đến và phủ bất chỉnh hợp lên các trầm tích Oligoxen tạo thành một mặt bất chỉnh hợp giữa trầm tích Oligoxen và Mioxen. Vào thời kỳ này các hệ thống đứt gãy chính lại tiếp tục hoạt động nhưng cường độ giảm mạnh .