小型盆地一般系指面积小于5 000 km²的沉积盆地^[1]。全国第三次资源评价结果显示小型盆地总资源量为94.4亿吨，占陆上盆地总量资源量的14%，勘探潜力得到证实^[2]。小型盆地具有面积小、水体浅、沉积环境偏氧化、沉积速率大等特征，烃源岩发育模式及后期油气成藏规律区别于大型盆地^[3]。近年有相关勘探研究成果发表，赵贤正等^[4]、丁修建等^[5]从有机质供给、有机质保存、稀释作用等方面研究总结了二连盆地小型断陷湖盆烃源岩形成机制并总结了不同的发育模式。朱丽旭^[6]研究了海塔盆地小型断陷湖盆构造发育的叠合特征与烃源岩演化的关系。随着大型盆地勘探和开发程度的提高，小型盆地勘探逐渐得到重视。

珠江口盆地珠一坳陷由西向东分布有恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陆丰凹陷，凹陷一般由2~3个小型洼陷组成（图1）。小型洼陷之间烃源岩丰度和勘探成效存在明显差异^[7⁃8]，部分洼陷已证实为富生烃洼陷，如番禺4洼文昌组面积仅250 km²，但已发现石油地质储量已超过1亿吨。与番禺4洼相邻的西江36洼，洼陷规模相近，尚未获得商业性油气发现，烃源岩发育潜力存疑。因此，研究小型洼陷烃源岩的发育模式和主控因素对推进该地区的勘探十分重要。张功成等^[9]研究提出了近海富烃凹陷油源追踪法和地震相分析法进行定富洼—选富带—优选领域目标的研究思路。吴克强等^[10]、刘志峰等^[11]、胡小强等^[12]通过地震相和油源对比等方法研究了珠一坳陷的烃源岩发育特征和分布规律。张向涛等^[13]研究珠一坳陷番禺4洼烃源岩和原油生物标志化合物特征，厘清了番禺4洼油源和烃源岩的对应关系及分布规律。朱明等^[14]研究总结了珠江口盆地不同时期烃源岩的总体特征。张丽丽等^[15]利用微体古生物及地球化学等资料研究珠江口盆地始新世—渐新世沉积环境演变及对烃源岩的影响。薛罗^[16]从元素地球化学的角度研究恩平凹陷烃源岩生烃潜力，并与番禺4洼进行类比。上述研究大多利用岩心资料从有机地球化学角度研究烃源岩本身的特征，而对小型洼陷烃源岩发育模式的特殊性未予关注，对不同洼陷烃源岩形成环境的差异性和主控因素亦未做系统研究。吴克强等^[17]、姜雪等^[18⁃19]从构造活动、古气候、古沉积环境等方面研究了黄河口凹陷、渤中凹陷湖相烃源岩的发育模式，其成果和研究思路对本地区小型洼陷烃源岩发育模式的研究具有重要启示。本文以珠江口盆地北部的阳江东凹、恩平凹陷、西江凹陷为研究对象，利用近年新增的钻探资料，结合有机地球化学、元素地球化学和始新世文昌期的构造演化、沉积环境，研究总结烃源岩发育模式和主控因素，为该地区小型洼陷石油地质研究提供思路和建议，并为其他盆地小型洼陷的勘探提供经验。

图  1  研究区构造纲要与地层柱状图

Figure 1.  Tectonic outline and stratigraphic column of the study area

珠江口盆地北部珠一坳陷是发育在中生代复杂褶皱基底上的新生代盆地，其北部浅水区海水深度5~200 m，由一系列北东方向展布的半地堑和复式半地堑的构成，是我国的主要油气产区^[20]。由西向东发育恩平、西江、惠州、陆丰等凹陷，各凹陷有2~3各次级洼陷组成（图1）。阳江东凹位于阳江—一统走滑断裂带，同恩平凹陷毗邻。虽属珠三坳陷，但地质特征与珠一坳陷更相近，故一并论述。

珠一坳陷经历了裂陷期、拗陷期、断块活动等三个构造演化阶段（图1）。始新世受神狐运动、珠琼一幕、珠琼二幕构造运动影响，形成文昌、恩平两期裂陷活动，发育了一系列NE方向排列展布的凹陷，发育以湖相沉积为主的陆相地层。渐新世伴随南海扩张，珠一坳陷裂陷演化阶段结束，进入拗陷演化阶段。中中新世—晚中新世末的“东沙运动”在珠一坳陷存在广泛的影响，形成一系列NWW方向展布的断层以及大量断层的活化，此次构造活动对珠一坳陷晚期油气成藏具有重要的控制作用^[21]。

始新统文昌组是目前已证实的最重要的半深湖—深湖相烃源岩发育层系，目前珠一坳陷已发现地质储量中90%以上来自文昌组烃源岩^[15]。渐新世之后南海扩展形成的海侵作用使陆相沉积转变为海陆过渡—浅海陆架沉积环境，发育浅海陆棚—三角洲沉积，其中珠江组、韩江组是新近系主要的油气成藏层系。

小型洼陷的构造演化和沉积过程是控制烃源岩形成的地质背景，对小型洼陷地质特征的剖析有助于对烃源岩发育模式和主控因素的研究。

珠一坳陷的小型洼陷一般都具有“下断上坳”的叠合结构，始新世裂陷期在区域拉张应力背景下发育一系列高陡正断层控制的窄条状箕状断陷。控洼断裂以NE/NEE方向为主，形成的洼陷多呈简单箕状半地堑或复式半地堑结构。文昌期断陷湖盆之间彼此分割，呈“隆洼相间”的平面特征，因此裂陷期洼陷面积只占拗陷期面积的一小部分。小型洼陷面积较小，一般200~500 km²。洼陷地层厚度平面变化突出，一般在控洼断裂一侧形成沉积沉降中心，地层厚度大，缓坡方向地层厚度逐渐减薄。

阳江东凹由阳江24洼、恩平19洼、恩平20洼、恩平21洼等四个次级洼陷组成。阳江24洼是受南倾断裂控制的北断南超半地堑，整体呈NEE走向，文昌组面积约340 km²，文昌组最大厚度2 600 m（图2a、图3）。恩平19洼是复式半地堑，近EW走向，文昌组面积约130 km²，文昌组最大厚度1 400 m。恩平20洼是受南北断裂控制的双断复合地堑，呈EW走向，文昌组面积约178 km²，最大厚度1 790 m（图2b、图3）。恩平21洼是受NE走向的断裂控制的南断北超半地堑，文昌组面积约167 km²，最大厚度1 750 m（图2c、图3）。EP3井、EP4井分别在恩平21洼的陡坡带和洼陷带钻遇了文昌组优质烃源岩。恩平20洼发现的油田证实其为小而富的洼陷^[22⁃23]。恩平19洼和阳江24洼生烃潜力尚未得到证实。

图  2  小型洼陷裂陷期结构特征

Figure 2.  Structural characteristics of a small sag in the rifting stage

图  3  文昌组地层等厚图

Figure 3.  Isopach map of the Wenchang Formation

恩平凹陷由恩平17洼、恩平12洼、恩平18洼三个次级洼陷组成，恩平凹陷文昌期受北部NE走向控洼断层控制，沉积沉降中心在北部，向南部为缓坡，呈简单半地堑结构。次级控洼断裂番禺7断裂将恩平凹陷分割为三个次级洼陷，恩平17洼文昌组面积343 km²，最大厚度3 100 m（图2d、图3），恩平南部隆起带的油田群证实恩平17洼为富烃洼陷^[24⁃25]。恩平18洼控洼断层EW向展布，呈北断南超特征，文昌组面积263 km²，厚度3 200 m，恩平12洼控洼断层与恩平17洼一致，文昌晚期遭受抬升剥蚀，残留面积110 km²，残留最大厚度2 100 m（图2e、图3）。恩平12洼证实生烃，恩平18洼生烃潜力尚未证实。

西江凹陷文昌期是受多条边界断层控制的复合半地堑，番禺4洼和西江主洼分别受南北控洼断层控制，东侧控洼断层控制西江36洼，三个洼陷洼环绕西江中低凸起。番禺4洼整体呈NE走向，向东与西江36洼相接。西江36洼控洼断层呈NEE走向，文昌组呈南断北超。西江主洼早期受NE走向控洼断层控制，表现为北断南超，晚期南侧EW断层活动，文昌组面积501 km²，厚度3 900 m（图2f、图3）^[26]。番禺4洼文昌组面积250 km²，厚度2 500 m（图2g、图3）。番禺4洼已证实为富烃洼陷^[24]，PY1井在洼陷带钻探了文昌组优质深湖相烃源岩。西江36洼文昌组面积40 km²，厚度1 000 m（图2h、图3）。

珠一坳陷裂陷期构造演化具有幕式裂陷特征^[24]。小型洼陷形成于文昌期的裂陷活动，受区域应力方向控制，控洼断裂呈NE/NEE方向。文昌期由于控洼断层的强烈活动，使得洼陷发生快速沉降，形成深水“窄条状”湖盆，为烃源岩的发育创造了构造条件。高沉降速率创造的可容空间形成了半深湖—深湖环境，为有机质的形成和保存创造条件。小型洼陷平面范围小、易被填充，只有快速沉降才能在较长的地质历史时期保持半深湖—深湖相的稳定发育。目前已证实的富烃洼陷文昌期构造沉降速率明显高于其他的生烃潜力未证实的洼陷，番禺4洼、恩平17洼、沉降速率均大于300 m/Ma。小型洼陷快速沉降和低物源输入形成的半深湖—深湖环境是烃源岩发育的先决条件。

在以伸展构造为主的断陷湖盆中，同沉积断裂是沉积古地貌与沉积盆地结构变化的主要控制因素，裂陷作用导致盆地不同位置古地形及水体深度有明显差异，进而造成沉积充填特征的不同^[27]。小型洼陷由于横向延伸有限、可容空间小，沉积体系对外部碎屑物源输入敏感，因而物源输入强度对小型洼陷沉积体系的空间展布具有重要控制作用。文昌期华南古陆的物源尚未输入到珠江口盆地，洼陷物源以周缘隆起为主^[28]。洼间低凸起面积相对较小、风化剥蚀碎屑供给量少，有利于洼陷保持欠补偿环境。而凹陷边缘的东沙隆起、海南隆起、神狐隆起等规模大，物源供给量大，易造成相邻洼陷过补偿。

简单半地堑一般可划分为陡坡带，洼陷带，缓坡带。小型洼陷在欠补偿的条件下陡坡带发育扇三角洲、近岸水下扇、深湖。扇三角洲多为砂砾岩、含砾粗砂岩，沉积碎屑分选较差。深湖相泥岩颜色较深，多为黑色、灰黑色，由于有陆源有机质输入，常见植物碎屑。近岸水下扇为含砾粗砂岩、粗砂岩等，夹于厚层泥岩段中。洼陷带发育半深湖—深湖和湖底扇沉积，岩性组合呈大套泥岩，偶夹薄层泥质粉砂岩、泥质细砂岩。泥岩呈深灰色，有机质含量高，形成优质烃源岩，如EP4井，PY1井（图4）。缓坡带发育的辫状河三角洲水体浅、环境偏氧化，不利于优质烃源岩的发育。在不同构造演化阶段，相带在平面上有所变化，但有效烃源岩主体发育在陡坡带和洼陷带。

图  4  EP4井和PY1井文昌组有机地球化学综合状图

Figure 4.  Geochemical map of the Wenchang Formation in wells EP4 and PY1

烃源岩中的微量元素对环境变化十分敏感，其含量和变化可以以为恢复古沉积环境提供可靠的判别依据。利用泥岩的微量元素数据研究文昌组沉积时期水体环境结果如下（表1）。

古盐度：Sr及Sr/Ba可以作为古盐度的判定指标，三口井泥岩岩屑样品的分析结果表明，文昌组沉积时期为淡水环境。有机质中大量伽马蜡烷的存在表明烃源岩沉积时存在分层水体，且往往为高盐度分层水体^[17]。珠一坳陷小型洼陷烃源岩和原油的生物标志化合物中伽马蜡烷含量较低，表明小型洼陷文昌组烃源岩形成于淡水环境。

古气候：温暖湿润的气候有利于多种属藻类的生长，良好的气候条件是维持湖泊高生产力的必要条件。Sr/Cu比值对古气候变化具有灵敏的指示作用，比值小于10反映温暖潮湿气候，大于10反映干燥炎热气候。文昌组泥岩岩屑一般为3.3~15，大部分小于8，表明文昌组沉积时期整体处于温暖潮湿的气候条件，有利于湖泊高生产力的形成。

古氧相：氧化还原条件对有机质的保存具有关键的控制作用，V/（V+Ni）常做为判别氧化还原条件的参数，文昌组泥岩岩屑分析化验结果比值整体上大于0.7，表明文昌组沉积时期处于典型的还原条件。

古生产力：生产力是湖相烃源岩形成的基础，藻类勃发是高生产力的具体表现。文昌组深湖半深湖泥岩中浮游藻类丰度高，显示沉积藻类蓬勃发育^[24]，已发现原油中大部分储量均为这类烃源岩的贡献。

综上，始新世文昌期烃源岩发育的沉积水体是温暖潮湿气候下，有利于浮游藻类大量发育的淡水还原环境。

恩平21洼EP4井、EP3井分别位于洼陷带和陡坡带，番禺4洼PY1井位于洼陷带，三口井均钻遇了文昌组烃源岩，获取样品并进行了分析化验。烃源岩多为灰褐色、深灰色、灰黑色泥岩，局部页理发育，岩心易沿层理面断开。泥岩内部或夹植物碳屑、局部页理发育。泥岩段内或夹泥质粉砂岩等细粒湖底扇沉积，也见少量砂砾岩等扇三角洲等事件性沉积。EP4井在文昌组揭示泥岩呈灰褐色，泥岩段厚度为310 m，内部夹湖底扇泥质粉砂岩，夹层多有油气显示。PY1井文昌组泥岩呈灰黑色，内部夹薄层泥质粉砂岩，泥质细砂岩等（图4）。EP3井钻探在陡坡带，文昌组泥岩呈灰色，厚度约500 m（图5）。

图  5  EP3井文昌组有机地球化学综合状图

Figure 5.  Geochemical map of the Wenchang Formation in well EP3

烃源岩有机质丰度是衡量烃源岩品质优劣的直接标志，其受控于原始沉积环境、母源特征、生源构成及保存条件。生物标志化合物对沉积环境和有机质母源具有指示意义。海域洼陷钻取烃源岩样品较少，除EP4、PY1、EP3的烃源岩样品外，利用相关原油样品、砂岩抽提烃分析油源特征。

EP4、PY1两口井烃源岩有机质含量（TOC）为2.3%~6%，平均3.6%，氢指数（HI）353~624 mg/g，平均515 mg/g，有机质类型以Ⅰ~Ⅱ₁型为主，属于好烃源岩等级（图6）。烃源岩及原油生物标志化合物中C₃₀4-甲基甾烷呈高峰度，双杜松烷T构型化合物呈明显的低丰度；Ts与Tm相对含量均势。生物标志化合特征表明有机质来源以水生生物贡献为主，高等植物贡献较少（图7）。恩平17洼南部隆起带的EP2井、西江主洼XJ2井珠江组砂岩抽提烃生物标志化合物具有相似的特征（图7）。

图  6  文昌组烃源岩有机质类型和丰度评价图版

Figure 6.  Evaluation chart of organic matter types and abundance in source rocks from the Wenchang Formation

图  7  PY1、EP4井烃源岩及XJ2、EP2井烃类生物标志化合物特征

Figure 7.  Characteristics of biomarkers in the source rock of wells PY1 and EP4 and related hydrocarbon of wells XJ2 and EP2

EP3井烃源岩有机质含量（TOC）为1.85%~3.66%，平均2.31%，氢指数（HI）132~271 mg/g，平均221 mg/g，有机质类型多为Ⅱ₁~Ⅱ₂型，均属于较好—好烃源岩等级（图6）。烃源岩及原油生物标志化合物中C₃₀4-甲基甾烷丰度较高、双杜松烷T构型化合物丰度明显、Ts较Tm优势显著、奥利烷丰度较高，显示水生生物贡献为主，而高等植物存在较大贡献（图8）。恩平17洼南部隆起带的EP1井珠海组、西江主洼XJ1井文昌组原油生物标志化合物具有相似的特征（图8）。

图  8  EP3井烃源岩及XJ1、EP1原油生物标志化合物

Figure 8.  Characteristics of biomarkers in source rock of well EP3 and oil of wells XJ1 and EP1

小型洼陷平面规模和垂向地层厚度相对大型洼陷存在明显限制，只有在有限的空间范围内发育高品质的烃源岩才能形成“小而肥”的富烃洼陷。研究认为小型洼陷优质烃源岩的形成主要受高沉降速率、低物源输入、高湖泊生产力等因素控制。

沉降速率对有机质丰度有明显的控制作用，高沉降速率有利于深水湖盆和还原条件的形成，促进有机质的聚集、保存以及快速掩埋，从而形成烃源岩发育层段^[29⁃30]。咸化水体有利于水体分层，在底层形成还原环境，因而对构造活动速率要求较低^[17⁃19]。姜雪等^[18⁃19]研究认为在淡水—微咸水环境下沉降速率达到100 m/Ma、沉积/沉降速率介于0.7~1、断层活动速率大于100 m/Ma，就会有好烃源岩发育。珠一坳陷已证实的富烃洼陷陆丰13洼、番禺4洼、恩平17洼等富烃洼陷文昌期构造沉降速率超过300 m/Ma，表明珠一坳陷的小型淡水洼陷，对构造活动速率要求则更高，高沉降速率利于形成富烃洼陷。

小型洼陷裂陷期平面范围小、相带窄，沉积体系对外界碎屑物源的输入反应敏感。若物源输入量大则易成为“沉沙池”，难以发育规模烃源岩^[31]。文昌期珠一坳陷洼陷具有隆洼相间的格局，沉积物源主要来自周边隆起，其物源形成与分配对周边洼陷烃源岩贫富差异具有重要的影响。珠一坳陷的富烃洼陷陡坡一侧的隆起形成外倾的地貌，隆起形成的碎屑物源以河流形式搬运至洼陷外部。低凸起物源不均匀分配、多个洼陷之间平面配置、洼陷长轴方向大型断裂带是常见的三种影响形式。

洼陷周缘的低凸起在裂陷期一般继承性地向单一方向倾伏—掀斜形成稳定的古地貌，从而造成了低凸起物源向周缘洼陷的不均分配。惠西低凸起古地貌特点为向西江36洼方向倾伏，风化剥蚀产物绝大部分搬运至西江36洼，致使该洼陷文昌期洼陷处于过补偿状态，而西江30洼由于物源输入偏少、保持欠补偿状态，形成了富烃洼陷（图9）。

图  9  西江36洼与西江30洼文昌组沉积差异模式图（剖面位置见图1）

Figure 9.  The depositional difference of the Wenchang Formation between the Xijiang 36 sag and Xijiang 30 sag (see Fig. 1 for profile position)

洼陷周缘若存在其他洼陷作为物源输入屏障，则有利于保护洼陷内中深湖相的发育范围。在缓坡和洼陷长轴方向存在同期的洼陷，此类周缘洼陷吸收屏蔽周缘大隆起的物源，起到沉砂池的作用，保障富烃洼陷欠补偿环境的稳定发育。阳江东凹恩平20洼东侧为恩平21洼、恩平17洼，南侧为恩平27洼、文昌A洼，西侧为阳江24洼、恩平19洼，北侧为阳春凹陷（图1）。周缘洼陷有效地屏蔽了海南隆起、神狐隆起、番禺低隆起的物源输入，使得恩平20洼有效烃源岩的发育得到保护^[22]。

大型断裂带是一类隐性物源，在古地貌研究中往往将其作为物源输入通道，忽略其物源供给的作用。小型洼陷周缘的大型断裂由于断裂的作用以及水系的发育、风化剥蚀强度大、形成稳定的长轴方向物源，限制中深湖相范围，如恩平18洼，其东部断裂带长轴物源输入明显，洼陷烃源岩发育潜力尚未证实。

珠一坳陷小型洼陷石油资源丰度突出的差异性表明小型洼陷形成优质烃源岩并油气富集对沉积古地理要求更严格。空间限制是小型洼陷湖盆烃源岩的发育不利条件，易形成过补偿浅水—氧化环境，不利于形成富烃洼陷。适宜的气候和富营养水体形成的高生成力则能够提高烃源岩品质有利于在规模有限的条件下形成油气富集。文昌期同我国其他陆相盆地烃源岩发育期次相同，对应于始新世全球温暖气候，温暖潮湿的气候背景有利于湖盆烃源岩的发育^[32⁃33]。文昌期洼陷带中形成的深色泥岩中普遍富含藻类，且藻类含量大于40%。最高可达80%^[24]。藻类以盘星藻和球藻为主，少量百色藻和葡萄藻，而陆源蕨类孢子和裸子被子植物花粉的含量基本较低。高峰度的藻类组合说明文昌期湖盆水体深、富营养的欠补偿环境，形成了较高的生产力，促使小型洼陷在空间有限的条件下形成富烃洼陷。当有机质的生产力构成较单一，以浮游藻类为主要初级生产力时，有机质类型好^[17]，易形成优质烃源岩，如EP4井和PY1井。靠近陡坡带和缓坡带位置烃源岩生物标志化合物中C₃₀4-甲基甾烷峰度不及洼陷带的烃源岩，同时存在明显的陆源高等植物贡献，显示生产力相对于洼陷带弱，已成藏油气中此类烃源岩贡献亦偏少。

前人研究认为陆相断陷湖盆形成优质烃源岩需具备如下基本条件：长期非补偿古湖盆的发育，有持久的沉积可容空间和可被利用的水体；高湖泊生成力，向湖底沉积物提供大量的有机质；缺氧的底层水体，易于富烃有机质的保存和堆积^[34]。富烃洼陷内部不同部位烃源岩发育模式存在差异，分析泥岩岩屑、砂岩井壁心、原油等样品的有机地球化学特征，结合构造和沉积背景研究表明小型洼陷内主要有两种烃源岩发育模式（图10）。

图  10  小型洼陷文昌组优质烃源岩沉积模式图

Figure 10.  Sedimentary model diagram of high⁃quality source rocks in a small sag from the Wenchang Formation

此模式形成于强裂陷期的洼陷带半深湖—深湖相带内，沉积水体较深，水体还原性强。地层岩性组合以厚层深色泥岩为主，或夹薄层泥质粉砂、粉砂岩。由于距离物源区远，陆源高等植物有机质一般难以搬运至此，烃源岩有机质来源主要以水生生物贡献为主，有机质来源单一，形成的烃源岩品质好。生物标志化合物中C₃₀4-甲基甾烷呈高丰度，双杜松烷T构型化合物呈明显的低丰度，如EP4井、PY1井钻遇的文昌组烃源岩。有机质类型多为Ⅰ~Ⅱ₁型、类型好，因而生排烃期早，成藏层位浅。恩平20洼、恩平17洼、西江主洼、番禺4洼隆起区新近系韩江组、珠江组油田中发现的石油大多形成于此类模式下的烃源岩。若洼陷以此模式占优势，则易形成富烃洼陷。

此模式形成于洼陷边缘部位，包括陡坡带和缓坡带，沉积相带包括浅湖—半深湖，扇三角洲—深湖相。沉积泥岩颜色较浅，陡坡带泥岩段内或夹砂砾岩等近岸水下扇事件沉积产物。缓坡带浅湖—半深湖环境下形成的烃源岩，泥岩颜色浅，水体环境偏氧化。生物标志化合物中C₃₀4-甲基甾烷丰度较高、双杜松烷T构型化合物丰度明显、奥利烷丰度较高。此模式下烃源岩陆源有机质输入明显，烃源岩品质良好，但不及前模式。有机质类型常见为Ⅱ₁~Ⅱ₂型，生排烃期相对晚，多在古近系文昌组、恩平组、珠海组成藏，成藏层位相对较深。恩平21洼EP3井钻探该模式下烃源岩，恩平17洼EP1井珠海组、西江主洼XJ1井文昌组的原油来自此模式下的烃源岩，在富烃洼陷中此类型烃源岩贡献有限。

（1） 小型洼陷烃源岩沉积模式包括两种：洼陷带单源型和边缘带陆源贡献型。 前者模式下形成的烃源岩有机质来源单一、以水生生物为主，品质好。小型洼陷烃源岩受限于空间规模，烃源岩品质相对于规模更重要，洼陷带单源型烃源岩发育模式占优势的洼陷易形成富烃洼陷。

（2） 高沉降速率和低沉积物供给是保障烃源岩发育环境的关键，较一般大型盆地要求更严苛。富营养水体形成的高生产力控制着小型洼陷优质烃源岩的发育规模。