莺-琼盆地(莺歌海盆地和琼东南盆地)位于中国南海西北部,总面积约为17×104km2,是目前我国南方最大的天然气产区和海上油气勘探的热点地区之一。截止目前,莺-琼盆地共发现150余个大中型气田及含油气构造,丰厚的勘探成果指示该区具有较好的油气勘探前景。晚渐新世以来,莺-琼盆地相继发育上渐新统陵水组、中新统三亚组、梅山组和黄流组等海相烃源岩,岩性以暗色泥岩为主。本文利用地质、钻井、录井、地震及地球化学等测试分析资料,综合评价了研究区海相烃源岩的地化特征,定性分析了其对油气成藏的贡献,并利用BasinMod盆地模拟软件重建了海相烃源岩的热成熟史。进一步地,结合构造和古气候背景,研究了沉降沉积速率、母质来源、古生产力和有机质保存条件等海相烃源岩发育的控制因素,并总结提出了莺-琼盆地上渐新统和中新统海相烃源岩的形成模式。论文取得的主要结论和认识如下:1.海相烃源岩地化特征及其成藏贡献按照烃源岩评价标准,莺-琼盆地海相烃源岩主要为差-中等烃源岩,部分为好烃源岩,但巨大的体积弥补了丰度的不足。莺歌海盆地梅山组烃源岩优于其它层位,其有机碳含量(TOC)介于0.5~4.51%之间,平均为1.48%;琼东南盆地陵水组和三亚组烃源岩相对较好,其TOC主要介于0.5~5.47%之间。莺-琼盆地海相烃源岩有机质类型以Ⅱ2-Ⅲ型为主,实测镜质体反射率(Ro)指示其门限深度约为2300~2800m。研究区海相烃源岩正构烷烃主要为C14~C41,具有“前峰型”分布特征;甾萜类生标中,双杜松烷、奥利烷、C24-四环萜烷、C19~C22-三环萜烷和C29-规则甾烷等含量丰富,C27~C29-ααα20R-规则甾烷呈“V”字型分布,C19~C26-三环萜烷呈“正态分布”。上述特征表明,该区海相烃源岩母质输入以陆源高等植物为主,兼有海生藻类和低等水生生物的贡献。此外,不同层系生标组成存在差异,陵水组至黄流组泥岩中高碳数正构烷烃及双杜松烷的相对含量、Pr/Ph值逐渐降低,三亚组和梅山组泥岩相对富含奥利烷。莺歌海盆地和琼东南盆地凝析油生标组成存在差异,后者富含高碳数正构烷烃、双杜松烷和联苯等指示陆源高等植物输入的化合物。莺歌海盆地天然气以“干气”为主,碳同位素较重,以“热成因气”为主,含一定比例的“生物气”;部分地区CO2气体含量较高,为“有机成因气”和“碳酸盐岩分解气”的混合气。琼东南盆地“湿气”含量相对增加,碳同位素较轻,以“热成因气”为主;非烃气体含量较低,主要为“有机成因气”。油气源对比结果指示,海相烃源岩对研究区油气成藏具有重要贡献。莺歌海盆地中,海相泥岩为主力烃源岩;琼东南盆地中,海相泥岩为次要烃源岩。2.海相烃源岩热成熟史恢复烃源岩成熟度史模拟表明,距今约23.3Ma,陵水组底部烃源岩开始进入生烃门限;距今约16Ma,陵水组烃源岩整体进入生烃门限,三亚组底部烃源岩开始进入生烃门限;距今约5.3Ma,三亚组整体进入生烃门限;梅山组和黄流组烃源岩热演化程度具有较大差异,部分烃源岩至今未达到生烃门限。现今阶段,陵水组主要处于高成熟-过成熟阶段,三亚组烃源岩主要处于中等成熟-高成熟阶段,梅山组烃源岩成熟度在平面上具有较大差异,凹陷中心主要处于低成熟-中等成熟阶段,凹陷边缘则未达到生烃门限。黄流组在横向及纵向上均具有一定差异,在凹陷中心该组下部才达到生烃门限。3.海相烃源岩发育背景及其控制因素莺-琼盆地海相烃源岩发育时期,盆地演化处于断拗-热沉降阶段,早期盆地演化主要受断陷作用控制,后期主要受拗陷作用控制。海相烃源岩发育时期,古气候条件整体表现为亚热-热带、湿润-半湿润气候条件。构造和古气候从根本上控制海相烃源岩的发育,它们具体表现为沉降沉积速率、母质来源、古生产力和有机质保存条件等因素。构造沉降是盆地接受充填的前提,研究区构造沉降速率和沉积速率与烃源岩有机质丰度具有一定的正相关性。琼东南盆地晚渐新世沉降沉积速率高于中新世,其上渐新统烃源岩有机质丰度相对较高。而莺歌海盆地晚渐新世沉降沉积速率低于中新世,其中新统烃源岩具有相对较高的有机质丰度。岩石微体化石组成和生标组成特征指示,烃源岩虽来自海相沉积,但其母质来源以陆源高等植物为主,兼有海生藻类等的贡献。元素地球化学和微体化石组成指示,上渐新统陵水组的古生产力高于中新统三亚组、梅山组和黄流组。Pr/Ph、Fe/Al、U/Th和V/Cr等地化参数指示,由陵水组至黄流组,烃源岩沉积环境的还原性增强,氧化性减弱。莺-琼盆地海相烃源岩整体为弱还原的滨浅海相沉积环境,对水生有机质的选择性消耗虽可降低沉积水体的含氧化性,这可能是导致海相烃源岩有机质具有“海相陆源”的特征及有机质类型主要为Ⅱ2-Ⅲ型的主要原因。整体上,莺-琼盆地海相烃源岩沉降沉积速率适中,部分层段母质来源丰富,古生产力较高,有机质保存条件较好,具备形成有效烃源岩的条件。4.上渐新统和中新统海相烃源岩形成模式通过对莺-琼盆地海相烃源岩发育背景和控制因素的分析,研究区上渐新统陵水组海相烃源岩的形成模式为:“快速沉降湿润气候海相陆源弱欠补偿模式”。中新统三亚组、梅山组和黄流组海相烃源岩的形成模式,琼东南盆地为:“缓慢沉降湿润气候海相陆源欠补偿模式”;莺歌海盆地为:“快速沉降湿润气候海相陆源欠补偿模式”。快速沉降模式具有①快速沉降、充填,弱欠补偿;②温暖、潮湿的亚热带气候,水和沉积物供给比较充足;③水体稳定或不稳定分层;④弱氧化-弱还原沉积环境等特征。缓慢沉降模式具有①缓慢沉降、低速充填;②温暖、潮湿的热带气候,水和沉积物供给比较充足;③水体分层比较稳定;④弱氧化-还原沉积环境等特征。