煤系烃源岩是含油气盆地中一类重要的烃源岩,形成于过渡环境条件,有机前身物主要来自高等植物输入,成熟阶段的主要产物是轻质油和天然气。我国南海北部盆地富生烃凹陷广泛发育一套重要的上始新统-下渐新统煤系烃源岩层系,根据其形成环境不同划分为三种类型：珠江口盆地珠Ⅰ坳陷和珠Ⅲ坳陷恩平组滨浅湖-湖沼相煤系烃源岩、珠江口盆地珠Ⅱ坳陷恩平组滨浅海-三角洲相煤系烃源岩和莺-琼盆地崖城组滨浅海-滨岸沼泽相煤系烃源岩。不同的构造背景和古气候条件、沉降-沉积匹配关系、有机母质类型以及沉积环境氧化还原条件决定了三种类型煤系烃源岩地球化学特征的差异性。本论文基于烃源岩评价和沉积环境分析,利用有机地化、地震、钻井、地球生物学等资料研究烃源岩形成时期构造背景、古气候条件、沉降-沉积特征、有机母质贡献、沉积环境氧化还原条件,解释不同环境煤系烃源岩地化差异性,分析烃源岩形成机理,总结烃源岩发育模式,取得如下四点认识：(1)基于烃源岩评价、烃源岩生标特征及有机相特征分析认为,珠江口盆地珠Ⅰ坳陷和珠Ⅲ坳陷恩平组滨浅湖-湖沼相煤系烃源岩岩性组成为煤及炭质泥岩和中-差煤系泥岩为主,有机质类型主要为Ⅱ-Ⅲ型,有机质成熟度整体处于低-中等；生标特征为C29规则甾烷占优势,C22～C26长链三环萜含量高于C19-C21长链三环萜,含有少量C304-甲基甾烷,Pr/Ph在0.58-10.2,平均值为2.94。珠Ⅱ坳陷恩平组滨浅海-三角洲相煤系烃源岩以煤及炭质泥岩和中-好煤系泥岩为主,有机质类型主要为Ⅱ2-Ⅲ型,整体处于中等-高成熟阶段；生标特征为规则甾烷以C29占优势,C22～C26长链三环萜含量略低于C19-C21长链三环萜,Pr/Ph在0.2～6.9,平均值为2.04。珠江口盆地恩平组Pr/Ph值分布在0.58～9.07。莺-琼盆地崖城组滨浅海-滨岸沼泽相煤系烃源岩岩性组成为煤系泥岩,C29规则甾烷含量略高于C27规则甾烷,C22～26长链三环萜与C19～C21长链三环萜含量相当,Pr/Ph分布在0.23～6.09。(2)综合分析南海北部盆地煤系烃源岩有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度以及成熟烃源岩厚度将富生烃凹陷分为四个级别：第一类凹陷(珠江口盆地惠州凹陷和白云凹陷)煤系烃源岩有机质丰度高、成熟烃源岩厚度大；第二类凹陷(珠江口盆地西江凹陷和琼东南盆地崖南凹陷)煤系烃源岩有机质丰度较高、成熟烃源岩厚度大,但略差于第一类凹陷；第三类凹陷(珠江口盆地陆丰凹陷和恩平凹陷以及莺歌海盆地莺中凹陷)煤系烃源岩有机质丰度和有机质成熟度存在补偿关系,即有机质丰度较低时成熟烃源岩厚度相对较大(莺歌海盆地莺中凹陷)或有机质丰度较高但成熟烃源岩厚度相对较小(如珠江口盆地陆丰凹陷和恩平凹陷)；第四类凹陷(珠江口盆地文昌凹陷)煤系烃源岩有机质丰度较一般,成熟烃源岩厚度较大(3)构造背景与气候条件是影响沉积环境的两个重要因素,二者通过影响沉积环境特征控制烃源岩的发育。南海北部盆地发育有机质丰度和有机质成熟度较好的煤系烃源岩的富生烃凹陷的现今结构特征具有对称性好、长轴与短轴长度之比(长宽比)为2-4、煤系地层最大厚度为1700-4000m、面积为0.1～4.5×104km2；煤系烃源岩发育时期富生烃凹陷处于持续稳定沉降状态,珠江口盆地富生烃凹陷构造活动强度低于莺-琼盆地富生烃凹陷;煤系烃源岩发育时期古气候条件以温暖湿润为特征。依据对富生烃凹陷煤系烃源岩评价和分级,第一类凹陷现今结构以对称性好、长宽比中等(2-3)、煤系地层最大厚度大(1700-2750m)、面积大(1～2×104km2)为特征,煤系烃源岩发育时期构造活动强度(构造沉降/基底沉降)为0.25～0.43,构造沉降速率为21～107m/Ma；第二类凹陷现今结构以对称性较好、长宽比中等(1.7～2.3)、煤系地层最大厚度大(1430-3750m)、面积中等(0.1～0.5×104km2)为特征,煤系烃源岩发育时期构造活动强度为0.34～0.42,构造沉降速率为52-185m/Ma；第三类凹陷现今结构以对称性较好、长宽比中等(1.5～3)、煤系地层最大厚度较大(1480～3930m)、面积较大(0.5～4.5× 104km2)为特征,煤系烃源岩发育时期构造活动强度为0.30～0.40,构造沉降速率为33-183m/Ma；第四类凹陷现今构造条件以对称性较好、长宽比较大(6)、煤系地层最大厚度较小(1250m)、面积中等(0.4×104km2)为特征,煤系烃源岩发育时期构造活动强度较小(0.34),构造沉降速率为81m/Ma。(4)在相对稳定的构造背景和温暖潮湿的古气候条件下,南海北部盆地煤系烃源岩的发育受控于有机母质类型及贡献、氧化还原条件以及烃源岩发育时期富生烃凹陷沉积-沉降匹配关系。煤系烃源岩发育时期,南海北部盆地处于亚热-热带气候,植被以常绿阔叶类植物和草本植物为主,为烃源岩主要的有机质来源,水生(湖泊或海洋)低等藻类对煤系烃源岩亦有部分贡献,煤系泥岩发育于弱还原-弱氧化环境中,煤及炭质泥岩发育于弱氧化-氧化环境中。基于“沉积速率/构造沉降速率-TOC模型(S/T-TOC模型)”和“煤系烃源岩岩性组成比例模型”解释不同沉积速率/构造沉降速率(S/T)时期煤系烃源岩形成模式：低沉积速率/构造沉降速率(即凹陷边缘S/T值为1.64～2.20,珠江口盆地富生烃凹陷中心S/T值小于2.71且.莺-琼盆地凹陷富生烃凹陷S/T为3.19～3.88)时期,煤系泥岩有机质丰度低,对应珠江口盆地中-好煤系泥岩比例和煤比例均低和莺-琼盆地中-好煤系泥岩比例低及煤比例可能高；中沉积速率/构造沉降速率(即凹陷边缘S/T值为2.20-2.53,珠江口盆地富生烃凹陷中心S/T值为2.71～4.30且莺-琼盆地凹陷富生烃凹陷S/T为3.88～4.82)时期,煤系泥岩有机质丰度高,对应珠江口盆地中-好煤系泥岩比例高及煤比例中等和莺-琼盆地中-好煤系泥岩比例高；高沉积速率/构造沉降速率(即凹陷边缘S/T值为2.53～3.91,珠江口盆地富生烃凹陷中心S/T值为4.30～6.60且莺-琼盆地凹陷富生烃凹陷S/T大于4.82)时期,煤系泥岩有机质丰度低,对应珠江口盆地中-好煤系泥岩比例低且煤比例高和莺-琼盆地中-好煤系泥岩比例低且煤比例可能低。