新生代海相烃源岩是南海北部含油气盆地的主要烃源岩,但钻井揭示少、预测难度大,制约着南海北部尤其是深水区的油气勘探。针对南海北部新生代海相烃源岩有机质来源不清、海洋营养化程度和古生产力不明、有利于海相烃源岩发育的沉积环境不清等问题,利用有机岩石学微观结构确定海相烃源岩的有机质来源和有机质组成,通过地球化学方法重建南海新生代海洋化学环境,揭示新生代海洋的营养化程度和古海洋有机质生产力以及有机质保存条件。研究表明:(1)南海北部新生代海相烃源岩有机质除来源于陆生高等植物及少量低等浮游藻类外,还有来自海草和底栖宏观藻的贡献,其中以海草为主要有机质来源的烃源岩主要发育在滨浅海,而半封闭海湾环境形成的烃源岩底栖宏观藻贡献较大;(2)南海新生代海洋环境总体贫营养,但白云凹陷恩平组沉积时期营养化程度高于琼东南盆地崖城组和陵水组,且海洋生产力与营养化程度呈正相关,在同一盆地或凹陷内,半封闭海湾营养化程度和古生产力最高、陆棚浅海最低、开阔滨浅海介于二者之间;(3)半封闭海湾环境盐度最高,存在次氧化和缺氧的沉积环境,有利于有机质保存,而陆棚浅海和开阔滨浅海环境总体盐度偏低,且偏氧化,不利于有机质保存;(4)半封闭海湾有机质来源丰富、有机质保存条件较好,是南海北部新生代海相烃源岩发育最有利的沉积环境。该项研究成果为南海北部新生代海相烃源岩预测和油气勘探部署提供理论依据。