珠一坳陷湖盆古環(huán)境恢復(fù)與優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育模式

謝世文，王宇辰，舒譽(yù)，吳宇翔，張麗麗，劉冬青，王菲

中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，深圳 518067

古湖泊學(xué)的研究對(duì)陸相生油湖盆的油氣勘探起到了重要作用[1-4]。通常，構(gòu)造湖泊發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)，范圍大，且大量有機(jī)質(zhì)（藻類(lèi)）伴隨陸源碎屑巖沉積，發(fā)育豐富的烴源，比較容易形成含油盆地。但并非所有構(gòu)造湖盆的油氣資源都相同，湖盆的構(gòu)造沉降和差異性活動(dòng)控制了湖盆的基本形態(tài)和水深變化，物源、水系及氣候條件控制了湖盆的有機(jī)質(zhì)來(lái)源、沉積環(huán)境以及湖底的氧化還原性，這都將影響湖盆的烴源巖發(fā)育模式和油氣勘探潛力。近幾年，不少學(xué)者通過(guò)湖盆構(gòu)造、氣候演化對(duì)含油氣盆地?zé)N源巖發(fā)育模式進(jìn)行探討，比較具有代表性的烴源巖發(fā)育模式有：大型深水缺氧模式、咸化模式、堿性湖泊模式等[5-7]。南海北部珠江口盆地珠一坳陷古近紀(jì)發(fā)育大型的裂谷古湖泊群，朱偉林[1]認(rèn)為珠一坳陷始新世湖盆面積大，湖水深，接受了大量泥巖沉積，發(fā)育生油巖。施和生等[8]通過(guò)大量的三維地震解釋和地化分析，認(rèn)為珠一坳陷發(fā)育長(zhǎng)期欠補(bǔ)償?shù)墓藕?，湖盆生產(chǎn)力高，且具有缺氧的底層水體，容易形成優(yōu)質(zhì)烴源巖。前人已從有機(jī)地球化學(xué)的角度對(duì)珠一坳陷烴源巖的空間展布及生烴潛力做了較多的研究，而對(duì)湖盆水介質(zhì)、古氣候條件以及古環(huán)境與烴源巖的相關(guān)性缺乏研究。本文通過(guò)元素地球化學(xué)分析、TOC（總有機(jī)碳含量）以及沉積充填分析，研究珠一坳陷始新世古湖盆演化過(guò)程的水介質(zhì)、古氣候、古生產(chǎn)力以及有機(jī)質(zhì)保存條件，進(jìn)而探討珠一坳陷不同地區(qū)烴源巖的差異以及優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育模式，為研究區(qū)（潛在）烴源巖評(píng)價(jià)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

珠江口盆地位于華南大陸南緣，受三大板塊（太平洋板塊、印度洋板塊以及歐亞板塊）交匯作用影響，處在復(fù)雜的大陸動(dòng)力學(xué)背景，是在古生代及中生代復(fù)雜褶皺基底上形成的新生代含油氣盆地[9]。珠一坳陷是盆地北部坳陷帶的一個(gè)負(fù)向構(gòu)造單元，其內(nèi)部由西向東可依次劃分為陽(yáng)江東凹、恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陸豐凹陷、韓江凹陷，以及海豐隆起和惠陸低凸起兩個(gè)正向構(gòu)造單元（圖1a）。始新世珠一坳陷各凹陷內(nèi)由于受到NE 向?yàn)橹饕獞?yīng)力方向的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制，以及NE 與NW 向共軛斷裂的影響，形成了一系列地塹、半地塹，這些地塹和半地塹構(gòu)成珠一坳陷基本的湖盆單元[10]。湖盆演化過(guò)程中，共發(fā)育兩個(gè)完整的裂陷旋回，分別形成了文昌組和恩平組[11]。每個(gè)裂陷旋回均由湖盆裂陷初期、裂陷高峰期和萎縮期組成，構(gòu)成一個(gè)完整的沉積充填演化序列（圖1b），裂陷高峰期發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，泥巖背散射主要表現(xiàn)為富有機(jī)質(zhì)紋層狀、分散狀特征（圖1c-d），這充分體現(xiàn)了多幕裂陷旋回的構(gòu)造與沉積特點(diǎn)。文昌期（裂陷Ⅰ幕）盆內(nèi)隆凹相間，凹陷分割性強(qiáng)，物源以盆內(nèi)物源為主，斷陷湖盆快速沉降造成湖盆內(nèi)部較大的可容空間和欠補(bǔ)償至半補(bǔ)償條件，從而在沉降中心形成了較厚的半深湖—深湖相，發(fā)育多套烴源巖，為珠一坳陷主要的生油層系[12]。沉積中心與深洼受NWW 和NE 兩組斷裂聯(lián)合控制，在斷裂陡坡帶與構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶發(fā)育一系列扇三角洲與辮狀河三角洲，洼陷中心局部地區(qū)發(fā)育重力流砂體；恩平期（裂陷Ⅱ幕，斷拗過(guò)渡期），沉積古地貌開(kāi)始變得較為平緩，除一些大的隆起外，多數(shù)小隆起被湖水淹沒(méi)成為水下淺灘，物源以盆外區(qū)域物源為主，盆內(nèi)局部物源為輔，盆內(nèi)發(fā)育廣泛的濱淺湖，在構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶發(fā)育大型辮狀河三角洲或淺水三角洲。兩期裂陷旋回由不同充填樣式的層序構(gòu)成，其物源體系、砂體性質(zhì)、水體的富營(yíng)養(yǎng)程度、有機(jī)質(zhì)的埋藏與保存條件差異明顯。

2 樣品來(lái)源與測(cè)試

本次分析化驗(yàn)樣品來(lái)自珠江口盆地（東部）古近系文昌組鉆井巖屑樣，樣品巖性主要為厚度大于20 m 的灰黑色泥巖、深灰色泥巖和灰色泥巖，樣品點(diǎn)分布如圖1a 所示，共23 口井（其中陽(yáng)江-恩平地區(qū)1 口井、西江凹陷4 口井、惠州凹陷4 口井、陸豐凹陷14 口）的412 個(gè)樣品。采用美國(guó)熱電公司的多通道電感耦合等離子光譜儀（MC-ICP-MS）、同位素質(zhì)譜儀（MAT-253）進(jìn)行樣品的同位素測(cè)定，樣品測(cè)試由同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司中海油實(shí)驗(yàn)中心深圳實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)。其中主量元素Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、P、Ti、Mn 使用電感耦合等離子光譜儀（ICP-OES）進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中，采用國(guó)際單元素標(biāo)準(zhǔn)建立工作曲線(xiàn)，每個(gè)元素的工作曲線(xiàn)的相關(guān)性均在0.99999 以上，Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、Mn 的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于0.5%，元素P 的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于1%。測(cè)試功率為1 150 W，進(jìn)樣速度為75 rpm、1.39 mL/min，霧化器壓力為18.0 PSI，輔助氣流量為0.5l pm。

微量元素、稀土元素使用電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中，采用國(guó)際多元素標(biāo)準(zhǔn)建立工作曲線(xiàn)，每個(gè)元素的工作曲線(xiàn)的相關(guān)性均在0.99999 以上。測(cè)試過(guò)程中，用0.01×10-6的內(nèi)標(biāo)溶液Rh 對(duì)儀器的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)控，所測(cè)元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于3%。測(cè)試功率為1 300 W，進(jìn)樣速度為1.0 mL/min，采樣深度110 mm，采樣錐孔徑為1.1 mm。

3 湖盆古環(huán)境恢復(fù)

3.1 古鹽度

對(duì)古水介質(zhì)鹽度進(jìn)行判定的方法眾多，在不同鹽度條件下，沉積物的元素分配及其同位素的組成有所差異，因此，無(wú)機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)可作為古鹽度恢復(fù)的重要方法與手段[13]，主要有B/Ga 法、Sr/Ba法、Z值（碳氧同位素δ18O、δ13C）法等。

由于B 主要吸附于黏土礦物，其活動(dòng)性較強(qiáng)，Ga 則在風(fēng)化作用形成的黏土礦中大量富集，當(dāng)B/Ga＜1.5 時(shí)為淡水相，5～6 為近岸相，＞7 為海相[14]；據(jù)研究，Rb/K 比值隨鹽度而變，正常海水中該比值大于0.006，微咸水比值大于0.004，河流淡水比值為0.0028[15]；Sr、Ba 元素化學(xué)性質(zhì)相近，但Sr 的遷移能力強(qiáng)，因此更容易富集在海水介質(zhì)中。一般認(rèn)為當(dāng)Sr/Ba＞1 為咸水海相環(huán)境，當(dāng)Sr/Ba＜1 為淡水陸相環(huán)境[16]。Keith 等[17]在對(duì)侏羅紀(jì)以來(lái)沉積的海相灰?guī)r和淡水灰?guī)r數(shù)百個(gè)樣品的碳氧同位素測(cè)定的基礎(chǔ)上提出鹽度恢復(fù)的經(jīng)驗(yàn)公式：Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O+50)。Z值大于120 時(shí)為咸水，小于120時(shí)為淡水。另外，Mg/Ca 值也可以用于反映古鹽度相關(guān)信息：Mg/Ca 值越大，鹽度越大（表1）。

表1 珠一坳陷文昌期湖盆古鹽度重建指標(biāo)及其指示意義Table 1 Reconstruction index of paleosalinity for Wenchang Formation in ZhuⅠdepression and its implications

由于測(cè)試樣品不均勻分散在珠一坳陷各洼陷周邊（圖1a），大多數(shù)次洼沒(méi)有樣本點(diǎn)，不能逐個(gè)研究每個(gè)次洼，本次研究嘗試分凹陷級(jí)別討論古環(huán)境參數(shù)（下同）。對(duì)于古鹽度，一般認(rèn)為，Z值法（同位素法）對(duì)鹽度的變化具有較好的指示作用，值越大，鹽度越大。而珠一坳陷Rb/K、Sr/Ba 等指標(biāo)與Z值有較為一致的變化趨勢(shì)，因此優(yōu)選出Rb/K、Sr/Ba 為研究區(qū)古鹽度恢復(fù)指標(biāo)。從恢復(fù)結(jié)果來(lái)看（圖2），除HZ26 井3626～4613 m 處有13 個(gè)樣本點(diǎn)Sr/Ba＞1 外（錄井顯示為玄武巖，為受火山影響，采用剔除處理），其余樣本Sr/Ba＜0.6，為典型陸相湖盆特征。Rb/K 值平均為0.0047，個(gè)別點(diǎn)大于0.006，由此可以確定珠一坳陷文昌組湖盆水體介質(zhì)整體為淡水—微咸水，惠州凹陷咸度最大，各凹陷間整體差異不大。

圖2 珠一坳陷文昌期湖盆古鹽度恢復(fù)參數(shù)（Rb/K，Sr/Ba）箱線(xiàn)圖Fig.2 Box diagram of paleosalinity restoration for Wenchang Formation in ZhuⅠdepression using element parameters Rb/K and Sr/Ba

3.2 古水深

古水深恢復(fù)通常用沉積學(xué)分析法、地球化學(xué)標(biāo)志法、古生物學(xué)法以及利用地震剖面恢復(fù)的古斜坡形態(tài)進(jìn)行估算[18]。其中地球化學(xué)標(biāo)志法主要是根據(jù)各種元素的離岸（即水深）分布規(guī)律以及遷移能力的差異來(lái)展開(kāi)定性判別，如Fe 的高含量指示離岸近的淺水環(huán)境，Mn 的高含量指示離岸遠(yuǎn)的相對(duì)深水環(huán)境[19]。本次研究主要建立研究區(qū)對(duì)古水深變化反映靈敏的地球化學(xué)指標(biāo)，進(jìn)行多個(gè)指標(biāo)綜合，進(jìn)行古水深的量化恢復(fù)?，F(xiàn)代沉積元素地球化學(xué)研究表明，當(dāng)水深小于2 000 m 時(shí)，m值（MgO/Al2O3×100）有隨水深增加而變小的規(guī)律[20]，Mn/Fe是隨著水深的增加而增加。

由于樣本點(diǎn)取自鉆井巖屑，且鉆井基本都位于洼陷周邊的隆起，因此古水深恢復(fù)不能代表古湖盆的最大深度，但可以反映古湖盆的相對(duì)水深。從恢復(fù)結(jié)果來(lái)看（圖3），珠一坳陷各凹陷Mn/Fe 和m值差異較小，惠州凹陷m值均值略小，反映水深較大。

圖3 珠一坳陷文昌期湖盆古水深恢復(fù)參數(shù)（Mn/Fe，m 值）箱線(xiàn)圖Fig.3 Box diagram of ancient water depth restoration for Wenchang Formation in ZhuⅠdepression using element parameters Mn/Fe and m value

3.3 古氧相

沉積巖的特定微量元素分布特征可指示古水質(zhì)的氧化-還原條件，通常利用Th/U、V/（V+Ni）來(lái)反映其特征。Th4+與U4+關(guān)系密切，其硅酸鹽和氧化物構(gòu)造類(lèi)型相同，常呈類(lèi)質(zhì)同象置換，且Th4+化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，U4+則容易氧化為易溶的U6+而造成U 的遷移和流失，因此可以用Th/U 來(lái)表示沉積水體的氧化還原條件[21]。一般認(rèn)為，Th/U＜4 代表強(qiáng)還原環(huán)境，Th/U 值為4～10 代表還原環(huán)境，Th/U 值為10～30 代表弱還原-氧化環(huán)境，Th/U 值＞30 代表氧化環(huán)境[22]。Emerson[23]指出在還原條件下，V 比Ni 以更有效的有機(jī)絡(luò)合物形式沉淀（富集），V/(V+Ni)值可指示水體氧化還原條件。一般將V/（V+Ni）小于0.46 劃為氧化環(huán)境，0.46～0.60 劃為貧氧環(huán)境，大于0.60 則劃為還原環(huán)境。Cu、Zn 是銅族元素，在沉積作用過(guò)程中，可因介質(zhì)氧逸度的不同而產(chǎn)生分離，即Cu/Zn 比值隨介質(zhì)氧逸度的升降而變化。Cu/Zn 值＜0.21 代表強(qiáng)還原環(huán)境，Cu/Zn值0.21 ～0.38 代 表 還 原 環(huán) 境，Cu/Zn 值 為0.38～0.63 代表弱還原到氧化環(huán)境，Cu/Zn 值＞0.63 代表氧化環(huán)境[24]（表2）。另外，由于草莓狀黃鐵礦形成并沉積后不受成巖作用及后期風(fēng)化作用影響，能保存其原來(lái)的形態(tài)大小，被普遍認(rèn)為是趨向還原環(huán)境的一種指示，其粒徑大小的分析能夠更加詳細(xì)地反映古水介質(zhì)氧化-還原程度，草莓狀小粒徑（平均3～6 μm）黃鐵礦發(fā)育，往往指示缺氧還原條件，大粒徑自形晶黃鐵礦多指示氧化條件[25]。

表2 珠一坳陷文昌期湖盆古氧相重建指標(biāo)及其指示意義Table 2 Reconstruction index of paleooxygen facies for Wenchang Formation in ZhuⅠdepression and its indicative significance

無(wú)定型有機(jī)質(zhì)含量及有機(jī)地化Pr/Ph 值可準(zhǔn)確指示古氧相的變化[26]，通過(guò)珠一坳陷無(wú)定型有機(jī)質(zhì)含量、Pr/Ph 值與元素比值的變化趨勢(shì)類(lèi)比，認(rèn)為T(mén)h/U、Cu/Zn 可指示研究區(qū)古氧相的變化。從這兩個(gè)參數(shù)的箱線(xiàn)圖來(lái)看（圖4），Th/U 均小于6，Cu/Zn也基本小于0.38，泥巖背散射圖像也顯示草莓狀黃鐵礦為小粒徑（平均＜6 μm）（圖1c），因此，可以認(rèn)為珠一坳陷古湖盆整體為還原—強(qiáng)還原的環(huán)境，這有利于有機(jī)質(zhì)的保存和優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。惠州凹陷和西江凹陷古湖盆還原性相對(duì)最強(qiáng)，陽(yáng)江、恩平地區(qū)由于樣本點(diǎn)少，Th/U 和Cu/Zn 變化趨勢(shì)相反，數(shù)據(jù)僅供參考。

圖4 珠一坳陷文昌期湖盆古氧相恢復(fù)、元素參數(shù)（Th/U，Cu/Zn）箱線(xiàn)圖及烴源巖鏡下小粒徑黃鐵礦特征Fig.4 Box diagram of paleooxygen facies restoration for Wenchang Formation in ZhuⅠdepression using element parameters Th/U and Cu/Zn, and microscopic characteristics of fine pyrite in source rocks

3.4 古氣候

古氣候的研究通常可以借助巖石顏色與巖性、黏土礦物、古生物化石以及地球化學(xué)等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析。對(duì)于地化指標(biāo)而言，由于元素性質(zhì)和遷移能力具一定差異，一些元素的比值能較好反映氣候的變化。Lerman[27]認(rèn)為Sr/Cu 值為1.3～5.0 時(shí)為溫濕氣候，大于5.0 時(shí)為干熱氣候。通常，由于湖泊水體中含Ca 鹽類(lèi)的溶解度相對(duì)較低，在早期即沉淀析出，而含Sr 的鹽類(lèi)溶解度相對(duì)較大，之后才析出。因此，Sr/Ca 比值上升表明湖水鹽度增加，氣候干旱，蒸發(fā)強(qiáng)烈，比值下降則表明氣候濕潤(rùn)，降雨增加。Mg/Ca 比值對(duì)古氣候的變化也非常敏感，Mg/Ca高值指示干旱氣候，低值反映潮濕氣候[28]。Rb 的離子半徑較大，吸附性較強(qiáng)，容易被黏土礦物吸附而保留下來(lái)，而Sr 的離子半徑較小，容易被地表水或者地下水帶走，因此，Rb/Sr 值的大小可以反映淋溶程度，即降雨量的大小或干濕氣候[29]。另外，黏土礦物中的Al2O3/MgO 比值變化也可反映沉積過(guò)程中古氣候環(huán)境，其值越大，表明水體淡化，反映溫濕氣候；值越小，則表明干旱氣候[30]（表3）。

表3 珠一坳陷文昌期湖盆古氣候重建指標(biāo)及其指示意義Table 3 Reconstruction index of paleoclimate in ZhuⅠdepression for Wenchang Formation and its indicative significance

吳國(guó)瑄等[31]通過(guò)古生物種屬分析，認(rèn)為珠江口盆地文昌期為溫暖略干氣候，恩平期為溫濕氣候。從文昌組元素地化指標(biāo)來(lái)看（圖5），Sr/Cu 主要分布于3.33～7.19，與古生物氣候分析的結(jié)果較為一致，表現(xiàn)為溫暖略干氣候。Sr/Cu 與Rb/Sr 顯示珠一坳陷各凹陷氣候差異較小，但自西往東氣候更為溫濕。

圖5 珠一坳陷文昌期湖盆古氣候恢復(fù)參數(shù)（Sr/Cu，Rb/Sr）箱線(xiàn)圖Fig.5 Box diagram of paleoclimate restoration for Wenchang Formation in ZhuⅠdepression using element parameters Sr/Cu and Rb/Sr

3.5 封閉性

利用碳氧同位素的相關(guān)關(guān)系可以判斷湖泊的開(kāi)放或封閉性[32]。對(duì)于開(kāi)放型淡水湖泊，碳酸鹽δ13C、δ18O 均為負(fù)值，呈不相關(guān)或弱相關(guān)關(guān)系；封閉型咸水湖泊中，碳酸鹽δ13C 通常為正值，δ13C、δ18O 之間的相關(guān)系數(shù)一般大于0.7，湖泊封閉性越強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)就越大。

本次分析將實(shí)測(cè)碳氧同位素?cái)?shù)據(jù)投在相關(guān)圖版（圖6）。為便于對(duì)比將前人有關(guān)東營(yíng)凹陷沙河街時(shí)期的碳氧同位素實(shí)驗(yàn)結(jié)果[33-34]亦投于圖中；東營(yíng)凹陷沙河街組樣品碳、氧同位素特征反映沙河街組沉積時(shí)期是封閉咸水或半咸水湖泊；珠一坳陷古近系樣品碳氧同位素與東營(yíng)凹陷沙河街組樣品特征差異較大。珠一坳陷恩平組樣品反映了開(kāi)放性湖盆的特征。文昌組碳、氧同位素雖呈弱相關(guān)，但其碳同位素值整體較恩平組高，整體接近于第二象限，并有個(gè)別樣本點(diǎn)落在第二象限。因此，推斷文昌期的湖泊開(kāi)放程度不如恩平期高，上文昌期湖盆環(huán)境較恩平期更為封閉。

圖6 珠一坳陷文昌組、恩平組及東營(yíng)凹陷沙河街組（數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)33-34）無(wú)機(jī)碳、氧同位素δ 值交匯圖Fig.6 Intersection diagram of inorganic Carbon and oxygen isotopes δ Value for Wenchang Formation, Enping Formation in ZhuⅠdepression and Shahejie Formation in Dongying depression(data from reference 33 and 34)

4 古環(huán)境對(duì)烴源巖的影響

烴源巖的質(zhì)量與湖盆的古生產(chǎn)力密切相關(guān)。古生產(chǎn)力一般主要指浮游生物在單位面積、單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)的量[35]。通常，湖泊的初級(jí)生產(chǎn)力主要取決于浮游生物的產(chǎn)率，其受控于盆地的光照率和富營(yíng)養(yǎng)元素的供應(yīng)，同一個(gè)緯度帶的湖泊光照率差別不大，這時(shí)生產(chǎn)力的高低關(guān)鍵在于營(yíng)養(yǎng)物的輸入，而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要受控于地質(zhì)條件（湖盆大小、水深等）和風(fēng)化類(lèi)型。如果氣候暖濕，化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈，而且供源巖石多為富含營(yíng)養(yǎng)元素的花崗巖或流紋巖之類(lèi)，就會(huì)向湖泊提供更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，湖泊初級(jí)生產(chǎn)力可能升高；如果沉積物中全系碎屑物和陸源植物有機(jī)質(zhì)，則湖盆藻類(lèi)可能欠發(fā)育，初級(jí)生產(chǎn)力將大大降低。另外，湖盆水體始終處于大氣降水（含河流注入）和蒸發(fā)作用的平衡體系中，如富營(yíng)養(yǎng)元素供給充足，且蒸發(fā)大于淡水注入，則導(dǎo)致水體濃縮而咸化，已有研究認(rèn)為優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成與湖盆咸化作用有關(guān)[36]。因此，“咸化”在某種程度上可作為研究湖盆營(yíng)養(yǎng)程度的一個(gè)指標(biāo)，也是初始生產(chǎn)力的一項(xiàng)參數(shù)。然而，湖泊表層生產(chǎn)力和湖底沉積中的有機(jī)質(zhì)含量之間，并不存在嚴(yán)格的線(xiàn)形關(guān)系。主要原因是浮游生物在水體中沉降和在水底埋葬的過(guò)程，都可以隨時(shí)被自由氧氧化而分解。這就與其保存條件有關(guān)，而湖水的含氧量（古氧相）隨溫度和鹽度而變：溫度越高，鹽度越高，湖水中氧的溶解度均下降。通常認(rèn)為，熱帶咸水湖最有利于有機(jī)質(zhì)的保存[37]。

珠一坳陷古近系優(yōu)質(zhì)烴源巖的生油母質(zhì)以浮游藻類(lèi)為主[8]。文昌組裂陷—沉積時(shí)期，隆凹相間，東沙隆起、番禺低隆起與盆內(nèi)基巖凸起是富烴凹陷的主要物質(zhì)來(lái)源，其基底巖性主要是中生代中酸性侵入巖、沉積巖。這些中酸性火成巖母巖不僅是盆內(nèi)辮狀河三角洲、扇三角洲與重力流砂體的供源體，而且其風(fēng)化后還可為湖盆藻類(lèi)的發(fā)育提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Ni 等），有利于浮游藻類(lèi)的生長(zhǎng)發(fā)育。因此地表徑流與盆內(nèi)水體是富營(yíng)養(yǎng)的，烴源巖發(fā)育時(shí)期藻類(lèi)勃發(fā)，古生產(chǎn)力高，利于文昌組沉積時(shí)期優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。同時(shí)與火山巖、火山碎屑巖相關(guān)的地下水富含豐富的礦物質(zhì)，為微生物、水生生物繁盛提供了良好條件。已有鉆井揭示珠一坳陷有些優(yōu)質(zhì)烴源巖本身就含有大量火山灰和海相溝鞭藻，表明優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育及其藻類(lèi)含量與火山活動(dòng)、海侵咸化密切相關(guān)（圖7）。從古環(huán)境與總有機(jī)碳含量（TOC）的相關(guān)性（圖8）可以看出，珠一坳陷古湖盆微咸條件下，烴源巖質(zhì)量與咸度、水深、還原性呈正相關(guān)，整個(gè)盆地古氣候差異不大，文昌組溫暖略干氣候利于優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育。

圖7 珠一坳陷文昌組地層特征及凝灰質(zhì)泥巖顯微照片F(xiàn)ig.7 Geochemical element stratigraphic column and micrograph of tuffaceous mudstone for Wenchang Formation in ZhuⅠdepression

圖8 珠一坳陷古環(huán)境與烴源巖質(zhì)量相關(guān)性分析Fig.8 Correlation analysis between paleoenvironment and source rock quality in ZhuⅠdepression

5 優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育模式

優(yōu)質(zhì)烴源巖通常有機(jī)質(zhì)豐度高、分布穩(wěn)定（厚度不一定大），它是形成大中型油田的物質(zhì)基礎(chǔ)[38-39]。有機(jī)質(zhì)富集首先要求水體表層初級(jí)生產(chǎn)力高，即藻類(lèi)等生物繁盛，這是湖泊優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。而影響藻類(lèi)富集的主要因素為湖泊水體中富營(yíng)養(yǎng)元素的含量，花崗巖等中酸性母巖、火山噴發(fā)等地質(zhì)事件可為富營(yíng)養(yǎng)元素提供來(lái)源。有機(jī)質(zhì)富集的另外一方面就是有機(jī)質(zhì)的保存，主要受控于底部水體氧化還原條件，是有機(jī)質(zhì)生成后能否被有效保存而不被氧化（分解）的關(guān)鍵因素。這兩大控制因素—表層初級(jí)生產(chǎn)力和有機(jī)質(zhì)的保存在一定程度上可通過(guò)地球化學(xué)等諸多指標(biāo)進(jìn)行表征古湖泊沉積水體的生態(tài)系統(tǒng)及物理-化學(xué)條件，這也是評(píng)價(jià)和探討古湖泊生烴潛力和資源量的一種有效手段。

前已述及，溫暖略干、微咸、深水及強(qiáng)還原、開(kāi)放-半封閉環(huán)境共同控制了珠一坳陷古湖盆優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育，根據(jù)盆地文昌組烴源巖形成的構(gòu)造、環(huán)境要求，結(jié)合主微量元素推測(cè)的古湖盆氧化還原條件及古生產(chǎn)力特征，總結(jié)出研究區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的模式為（圖9）：① 湖盆裂陷高峰期，受邊界斷層控制，構(gòu)造沉降大，造就了湖盆欠補(bǔ)償?shù)乃顥l件。其沉積中心多靠近洼陷邊界斷層，整體形態(tài)多呈楔形體，多為中深湖沉積環(huán)境，具備優(yōu)質(zhì)烴源巖的構(gòu)造發(fā)育條件；② 在溫暖略干氣候下，盆間花崗巖風(fēng)化剝蝕，地表徑流流經(jīng)物源區(qū)母巖，把粗碎屑物帶入湖盆的同時(shí)，也把母巖中富集的相關(guān)元素以游離形式帶入湖內(nèi)，局部火山作用更是增加了富營(yíng)養(yǎng)元素的供給量，使得湖盆表層浮游藻類(lèi)（盤(pán)星藻等）勃發(fā)，古生產(chǎn)力高；③ 由于差異沉降以及盆地基底的分割作用，珠一坳陷發(fā)育多個(gè)洼陷帶、沉積中心與烴源巖堆積中心。每一個(gè)洼陷自為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的沉積充填單元，之間被低凸起相隔，凹陷內(nèi)水體循環(huán)弱，加之湖盆水體較深，沉積物中有機(jī)質(zhì)在相對(duì)封閉弱循環(huán)的水體環(huán)境下埋藏保存，最終形成腐泥型或偏腐泥型（Ⅰ-Ⅱ1 型）的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型[11]，為優(yōu)質(zhì)烴源巖。

圖9 珠一坳陷優(yōu)質(zhì)烴源巖形成環(huán)境模式圖Fig.9 Environment model for High-quality source rocks formation in Zhu Ⅰ depression

另外，需要提及的是，珠一坳陷控凹斷裂體系的差異活動(dòng)、轉(zhuǎn)移與強(qiáng)度的變化，不同湖盆的成盆過(guò)程有所差異，這也將導(dǎo)致湖盆的物源、沉積充填、水體介質(zhì)均有所差別，從而影響富烴洼陷烴源巖的差別和貧富差別。從湖盆水介質(zhì)、古氣候條件分析的優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育模式來(lái)看，半封閉湖盆伴隨火山巖富營(yíng)養(yǎng)水系的供給以及相對(duì)穩(wěn)定的欠補(bǔ)償沉積環(huán)境是研究區(qū)富烴凹陷形成的必要條件。

6 結(jié)論

（1）通過(guò)無(wú)機(jī)元素地化分析主要恢復(fù)珠一坳陷文昌期湖盆古環(huán)境，認(rèn)為該時(shí)期湖盆水體介質(zhì)整體為淡水—微咸水，發(fā)育中—深湖相，其中惠州凹陷古水深和咸度最大，但整體差異不大。湖盆整體表現(xiàn)為還原—強(qiáng)還原的環(huán)境，極利于有機(jī)質(zhì)的保存和優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。珠一坳陷湖盆為開(kāi)放—半封閉環(huán)境，且文昌期為溫暖略干氣候，恩平期為溫暖潮濕氣候，由西往東氣候更為溫濕，文昌期湖盆環(huán)境較恩平期更為封閉。

（2）勘探實(shí)踐表明，珠一坳陷不同次洼構(gòu)造演化有區(qū)別、貧富差異大，且不同次洼古環(huán)境應(yīng)有差異。從古環(huán)境角度來(lái)看，文昌期溫暖略干氣候利于珠一坳陷優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育，珠一坳陷湖盆水體介質(zhì)在微咸條件下，有較高的初級(jí)生產(chǎn)力，火山活動(dòng)及海侵作用下更是增加了古生產(chǎn)力。古水深、古氧相控制了后期有機(jī)質(zhì)的保存條件，因此烴源巖質(zhì)量與咸度、水深、還原條件呈正相關(guān)。

（3）溫暖略干、微咸、深水及強(qiáng)還原、半封閉環(huán)境共同控制了珠一坳陷文昌期古湖盆優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。文昌期古湖盆在開(kāi)放—半封閉條件下，陽(yáng)光充足，陸源碎屑物質(zhì)、火山灰的輸入帶來(lái)了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致湖盆表層水體藻類(lèi)勃發(fā)，古生產(chǎn)力提高，且湖盆裂陷高峰期，受邊界斷層控制，構(gòu)造沉降大，形成湖盆欠補(bǔ)償?shù)乃顥l件，底層水貧氧，使得表層藻類(lèi)產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)得以很好保存，為優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育模式。該模式對(duì)珠一坳陷資源潛力評(píng)價(jià)提供了重要參考價(jià)值。