0 引言

珠江口盆地是中国重要的海域含油气盆地之一。珠三坳陷是盆地中的次级构造单元是重要的油气富集坳陷。珠三坳陷各次级构造单元的勘探程度间存在很大差异，如文昌 A 凹陷已有大量油气发现，而文昌 B 凹陷则勘探程度依然较低（徐万兴等，2023），这在一定程度上可归因于该区域烃源岩的研究程度不足。古气候是影响烃源岩发育的重要控制因素之一，温暖湿润的古气候是湖相烃源岩发育的有利条件（刘占红等，2007；庄新兵等， 2010）。

本文利用孢粉化石和主微量元素组成作为分析手段，对珠江口盆地内珠三坳陷文昌 B 凹陷文昌组和恩平组沉积岩中烃源岩沉积时期的古气候进行综合分析，本研究旨在深入理解古气候条件如何影响烃源岩的发育，特别是在勘探程度相对较低的文昌 B 凹陷，为更好地评估该区域烃源岩的潜力奠定基础。研究成果对于揭示烃源岩的形成机制和评价该地区的油气资源潜力具有重要意义。

1 地质概况

珠江口盆地位于中国南海北部大陆边缘，是国内重要的含油气盆地之一，自北向南可划分为北部隆起带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带及南部隆起带5个构造单元（图1），其中珠三坳陷位于北部坳陷带西部，整体呈北东—南西向展布，南北分别以神狐隆起和海南隆起为界。珠三坳陷根据构造地质特征可细分为 6 个次一级构造单元，包括文昌 A、B、C 凹陷、琼海凹陷、琼海凸起及阳江低凸起（图1）。这些地区经勘探实践证明是盆地内重要的油气富集坳陷（张迎朝，2012；杨计海等，2019）。珠三坳陷的新生代构造发展经历了断陷、断坳转换和坳陷3个阶段（图2）（陈梅等，2017）。在古新世—始新世断陷阶段，由于地壳拉张发育了多条北东、北东东向的断裂带，其中珠三南断裂北支和西段分别控制了文昌 A、B 和 C 凹陷的发育（李俊良等， 2015）。到了渐新世—早中新世断坳阶段，东西向断裂和张扭性断层变得活跃，珠三坳陷的控洼断层显示出强烈的活动。从中新世中期至今的拗陷期，形成了多条北西西向的小断裂，这一时期的控洼断层活动有所减缓（张迎朝等，2011，2014）。

珠三坳陷地层结构自下而上包括神狐组、文昌组、恩平组、珠海组、珠江组、韩江组、粤海组、万山组、琼海组（李俊良等，2015）。其中神狐组、文昌组及恩平组是重要的生烃层。本研究主要关注文昌组和恩平组。文昌组主要是湖相沉积，从下到上分为文三段、文二段及文一段，而恩平组主要发育滨浅湖相和河沼相沉积，从下到上分为恩二段和恩一段（图2）（徐万兴等，2023）。这些层系构成了坳陷内的关键生烃地层，也是本次研究的焦点。

2 样品与方法

本研究以文昌B凹陷内的WB-1、WB-2井的泥页岩岩屑样品为研究对象展开古气候研究，其中 WB-1 井揭示：恩一段层厚达 331 m，主要岩性为褐灰色泥岩与浅灰色砂岩互层；恩二段层厚达473 m，主要岩性为绿灰色泥岩及褐色泥岩与浅灰色砂岩互层；文一段层厚达317 m，主要岩性为浅灰色砂岩夹灰绿色泥岩；文二段层厚达180 m，下部为厚层页岩，上部为厚层泥岩。WB-2井揭示：恩一段层厚达 253 m，上部为泥岩下部为泥岩夹砂岩；恩二段层厚达 374 m，主要岩性为浅灰色砂岩夹褐灰色泥岩。孢粉化石样品全部采自 WB-1井，以 30 m为取样间隔，在恩一段、恩二段、文一段、文二段分别取样10、 15、10、7 个。两口井均有采集主微量元素样品，其中 WB-1 井在恩一段、恩二段、文一段、文二段不等距取泥岩样品1、3、4、6个。WB-2井则在恩一、恩二段不等距取泥岩样品分别取样2和3个。

样品分析化验分别在中海石油（中国）有限公司湛江分公司试验中心、中国石油大学（华东）深层油气全国重点实验室进行。孢粉化石鉴定按国家石油天然气行业标准 SY/T5915-2000 对孢粉样品进行分离、浮选、制片、鉴定及统计，主微量元素含量测定按照国标 GB/T14506.30-2010 对样品进行分析。

3 结果与讨论

3.1 孢粉化石与古气候

孢子和花粉具有耐高温、耐高压、耐腐蚀等特点，因此可以在地层中长久保存。每种植物产生独特的孢粉类型，由于不同的植物种类适应不同的环境条件，通过对地层中保存下来的孢粉化石进行统计和分析，识别出过去植物物种组成特征，才能够重建过去古气候特征（姜立征，1998；刘伟，2020；凡欠荣等，2023）。

3.1.1 孢粉化石组合特征

恩一、二段和文一段含有丰度的孢粉化石，占孢藻化石总量的 87. 0%，为古气候特征的研究奠定了基础；而文二段地层孢粉化石整体丰度很低，占孢藻化石总量的 47.5%，特别是蕨类孢子含量极低，仅占孢藻总量的 2.6%。恩平组、文昌组孢粉化石包括被子植物花粉、裸子植物花粉及蕨类植物孢子，裸子植物花粉相对百分含量整体很低，被子植物花粉与蕨类植物孢子的相对百分含量不同层段差异明显（图3）。被子植物花粉和蕨类孢子在恩一段、恩二段和文一段地层中均显示较高的丰度，相对百分含量分别为 44.7%~59.3%、30.9%~49.4%。文二段烃源岩孢粉化石则显示明显的被子植物花粉优势，蕨类植物孢子含量与恩一段、恩二段和文一段相比显著下降（图3）。

恩一、二段及文一段地层孢粉组合整体上比较相似（图4）。恩一段样品中共计发现孢粉化石 96 粒，其中栎粉（Quercoidites）、三沟粉（Tricolpopol⁃lenites spp.）最为丰富，相对含量为 10%~20%，三瓣粉（Trilobapollis）次之，相对含量为5%~10%，枫香粉 （Liquidambarpollenites）、壳斗粉 （Cupuliferoipollenites）、桤木粉（Alnipollenites）、榆粉（Ulmipol⁃lenites）等零星出现，相对含量均低于5%。裸子植物花粉以松粉（Pinuspollenites）为主，相对含量为 5%~10%。蕨类植物孢子以粗肋孢（Magnastriatites）最为丰富，次之为光面水龙骨单缝孢 （Polypodiaceaesporites）、光面三缝孢（Leiotriletes）零星出现（图4）。

恩二段样品中共计发现孢粉化石 347 粒，其中被子植物花粉以三沟粉（Tricolpopolleni-tes spp.）、栎粉（Quercoidites）为主，相对含量大于10%，三孔沟粉（Tricolporopollenites sp.）、枫香粉（Liquidambarpol⁃lenites）含量次之，相对含量为 5%~10%，三瓣粉 （Trilobapollis）、壳斗粉（Cupuliferoipollenites）、桤木粉 （Alnipollenites）及榆粉（Ulmipollenites）等零星出现，相对含量均低于 5%。裸子植物花粉以松粉 （Pinuspollenites）为主，相对含量为 5%~10%。蕨类植物孢子特征与恩一段一致（图4）。

文一段样品中共计发现孢粉化石 333 粒，其中被子植物花粉以栎粉（Quercoidites）含量最为丰富，相对含量超过 20%，三沟粉（Tricolpopollenites spp.） 次之，含量为 10%~20%，三孔沟粉（Tricolporopol⁃lenites sp.）、枫香粉（Liquidambarpollenites）、壳斗粉 （Cupulifero-ipollenites）等零星出现，相对含量低于 5%。裸子植物花粉主要为松粉（Pinuspollenites），相对含量为5%~10%。蕨类植物孢子以光面水龙骨单缝孢（Polypodiaceaesporites）最为丰富，相对含量为 10%~20%，粗肋孢（Magnastriatites）含量次之，相对含量为 5%~10%，光面三缝孢（Leiotriletes）零星出现（图4）。

文二段样品中共计发现孢粉化石77粒，其中被子植物花粉以栎粉（Quercoidites）、三沟粉 （Tricolpopollenites spp.）最为丰富，含量超过20%，三孔沟粉（Tricolporopollenites sp.）次之，含量为 10%~20%，枫香粉（Liquidambarpollenites）、壳斗粉 （Cupuliferoipollenites）、桤木粉（Alnipollenites）等零星出现。裸子植物花粉稀少，相对含量低于 5%，主要为松粉（Pinuspollenites）。蕨类植物孢子与恩平组及文一段样品相比十分稀少，仅光面三缝孢 （Leiotriletes）零星出现，相对含量低于 5%。文二段沉积环境以半深湖相为主，发育大量藻类，而极少有蕨类孢子（江德昕和杨惠秋，2000；徐万兴等， 2023）。

3.1.2 气温带与干湿度类型

根据孢粉母本植物生长的气候和温度条件的偏好，被分类为不同的气温带类型，如热带、热—亚热带、亚热带、暖温带。根据其分布，可以进一步细分为喜热类型（在热带至亚热带环境中）、喜温类型 （在暖温带环境中）以及广温类型（同时出现在热带与暖温带）（罗威等，2013）；根据孢粉源植物对干湿条件的适应性，可划分出水生、湿生、沼生、中生及旱生5种干湿度类型，其中水生、湿生及沼生对应喜湿类型，中生及旱生孢粉分别对应中生类型及旱生类型（叶得泉，1993）。

通过前人的研究和分析现有数据，基于“将今论古”理论基础，笔者对孢粉进行气温带和干湿度划分。

如在 WB-1 井中分布的光面水龙骨单缝孢，现今母本植物主要生活在热—亚热带、沼泽环境中，即可指示光面水龙骨单缝孢丰富的地层沉积时期气温带为热—亚热带类型、干湿度为湿润类型。在前人研究基础上（张玉兰等，2010；罗情勇等，2013； Ghosh et al.，2017），采用对孢粉气温带、干湿度定量分析的方法，对不同层段沉积时期古气候进行恢复（图5）。

恩一段地层广泛分布三沟粉、栎粉等反映热— 亚热带气温带类型的孢粉，含量高达87. 07%（表1）。同时，指示热带气候的孢粉如粗肋孢、三瓣粉等含量达到 5.96%，这表明恩一段沉积时期气温带类型以热—亚热带为主，气温较炎热；在指示干湿度类型的孢粉中，该层段分布大量粗肋孢、三瓣粉等水生类型孢粉，含量达到 38.64%，喜湿类型总含量达到 55.86%，同时，指示旱生类型的孢粉含量很低，仅为 1.11%，这表明恩一段沉积时期干湿度为湿润—半湿润特征。

恩二段地层三沟粉、栎粉及枫香粉等指示热— 亚热带类型的孢粉最为丰富，含量高达 86.19%。同时，指示暖温带的桤木粉等仅零星出现，表明恩二段沉积时期气温带类型以热—亚热带为主；在指示干湿度类型的孢粉中，喜湿类型的光面水龙骨单缝孢、粗肋孢、三瓣粉等含量高达 39.64%，中生类型孢粉含量为 60. 07%，指示恩二段沉积时期干湿度为湿润—半湿润特征。

文一段地层三瓣粉含量明显降低，但指示热— 亚热带气温类型的三沟粉、栎粉等孢粉含量仍然保持高水平，含量达到 88.33%；指示干湿度类型的孢粉中，喜湿类型孢粉相比于恩平组整体来说明显降低，总含量为 31.69%，主要表现为光面三缝孢含量显著降低，中生类型孢粉含量达 68.31%，这表明文一段沉积时期干湿度为湿润—半湿润特征。

文二段地层喜热类型孢粉中热—亚热带气温带孢粉含量占绝对优势，主要为三孔沟粉、三沟粉及栎粉，含量高达 93.9%；喜湿类型孢粉含量相比恩平组和文一段显著降低，含量仅为 2.14%，主要表现为光面水龙骨单缝孢及粗肋孢含量显著降低。中生类型栎粉等孢粉占绝对优势，含量达 97.86%，旱生类型孢粉含量为 0%。值得注意的是，文二段孢粉化石丰度很低，可能造成古气候特征有一定偏差，因此，还借助了主微量元素的手段进行古气候特征的判识。

3.2 主微量元素与古气候

3.2.1 主微量元素组成特征

主微量元素对古环境有着很好的指示作用（刘腾等，2023）。在本分析中，笔者研究了泥页岩样品的主量元素和微量元素的平均含量。对于主量元素，其平均含量从高到低依次排序为 Al、K、Mg、Na、 Ca、Mn，具体含量变化范围依次为 7.7%~12.5%、 2.22%~4.48%、 0.42%~1.18%、 0.15%~0.62%、 0.11%~0.49%、0. 03%~0. 07%（表2）。通过不同层段间的对比表明，文二段 Mg 元素含量明显低于其他层段，平均含量为 0.45%，而 Mn元素含量高于其他层段，平均含量为0. 06%。恩二段中Na元素含量明显高于其他层段，平均含量达0.48%（表2）。

对于微量元素，其平均含量由高到低依次为 Rb、Sr、La、Th、Cu、Sc，含量变化范围依次为 151. 0~263. 0 μg/g、59.1~138. 0 μg/g、42.6~71.4 μg/g、 16.4~30.9 μg/g、11. 0~23.7 μg/g、9.8~17.4 μg/g。其中 Rb元素的平均含量达 205.8 μg/g，这一数值显著高于其他微量元素。在不同层段间的对比中，文二段 Rb 元素含量明显低于其他层段，平均含量为 169.3 μg/g（表2）。

3.2.2 古气候敏感元素

在风化过程中，Sr与Rb往往会发生分离，Rb由于与黏土的亲和力强而倾向于保留在原地，而Sr易溶于雨水，最终汇入湖泊中（陈骏等，1998）。降雨充沛的条件下，淋滤作用强的地区风化壳中Rb元素含量高而Sr元素含量低，致使Rb/Sr升高。相反，在附近的湖泊沉积物中，Rb元素含量低而Sr元素含量高，导致Rb/Sr降低。因此，Rb/Sr的比值常用来指示古气候特征，其中湖泊沉积中较低的 Rb/Sr 值反映了强烈的淋滤作和丰富的降雨，指向湿润气候（申洪源等，2006；杜晨等，2012）。Mn与Mg元素是干湿敏感性元素，在湿润的环境中 Mn元素富集而 Mg元素含量低，在干燥的环境下 Mn/Mg 比值低，而湿润的环境下 Mn/Mg 比值高（张虎才，1997；范柏江等， 2022）。Sr/Cu 也可被用来表示古气候条件，其中温暖湿润气候下的比值小于10，而炎热干燥气候下的比值大于10（游君君等，2020；范柏江等，2022；孙立东等，2024）。

在恩平组样品中，Sr/Cu 变化范围为 5.25~8.89，平均值为 6.43；Mn/Mg 变化范围为 0. 04~0. 06，平均值为 0. 05；Rb/Sr变化范围为 1.65~2.58，平均值为 2.28。文昌组样品中，Sr/Cu 变化范围为 4.17~8.89，平均值为 6.1；Mn/Mg 变化范围为 0. 047~0.139，平均值为 0. 010；Rb/Sr 变化范围为 1.60~3.66，平均值为2.47。这些数据表明，恩平组及文昌组样品 Sr/Cu 比值均小于 10，指示了总体上温暖湿润的气候特征。此外，文昌组 Mn/Mg比值高于恩平组，从恩二段到文二段呈现明显的增大趋势 （图6），反映文二段更加温暖湿润的古气候特征。与此同时，文二段 Rb/Sr 的比值低于文一段及恩平组，与Mn/Mg比值所示的古气候特征一致。

3.2.3 化学蚀变指数CIA

细粒沉积岩的化学蚀变指数（CIA： Chemical index of alteration）是一种常用于评估源区岩石风化程度的指标，从而推断古气候特征（Nesbitt and Young，1982；徐小涛和邵龙义，2018）。CIA 值的计算基于岩石中铝、钙（仅限于硅酸盐矿物中的钙）、钠、钾的相对含量，其公式为[Al₂O₃/（Al₂O₃+CaO^* +Na₂O+K₂O）]×100，式中使用分子摩尔数，CaO^*为硅酸盐矿物中的摩尔含量，因 Al₂O₃不易风化，而其他矿物容易风化流失，因而风化强度越大，CIA值则越大，指示气候温暖湿润；化学风化强度越弱，CIA 值则越小，指示气候较为干燥。通常，CIA值低于60 指示弱化学风化作用，CIA值为60~80则指示中等化学风化作用，而 80~100 则指示强化学风化作用（Fedo et al.，1995；罗情勇等，2013）。

注：表中分式含义为$\frac{\text{最小值}\text{~}\text{最大值}}{\text{平均值}}$

应用 CIA 判识古气候的之前，准确识别研究区的母岩类型是必要的。镧元素、钪元素及钍元素三角图常用来判识母岩类型。可以看出文昌组和恩平组各个层段样品的镧、钪、钍元素占比分布十分集中，其中镧元素占比分布范围为 50.2%~71.4%，均值为 59.8%，钪元素占比分布范围为 9.8%~17.4%，均值为 13.6%，钍元素占比分布范围为 20.3%~30.9%，均值为 25.1%，表明各层段整体特征相近，有相似的母岩类型，且以花岗岩及花岗闪长岩为主（图7）。

如图8 所示，文昌 B 凹陷文昌组及恩平组烃源岩样品 CIA 值均大于 70，整体达到中等到强化学风化水平。恩一段泥岩CIA值为78.8~81. 0，平均值为 79.9；恩二段泥岩 CIA 值为 74.1~80.4，平均值为 78.5；文一段泥岩 CIA 值为 79.4~81.2，平均值为 80.4；文二段泥岩 CIA 值为 78.7~83.3，平均值为 80.5。恩平组及文昌组的沉积环境存在中等—强化学风化，指示了温暖湿润的古气候条件。文昌组样品 CIA 均值为高于恩平组，反映出文昌组沉积时期更加温暖湿润，而恩平组相对寒冷干燥。

3.3 古气候综合分析

文昌B凹陷中的恩平组和文昌组沉积层所分析的孢粉数据显示，这两个地层的沉积时期主要以喜热类型植物为主，平均占比超过 80%，其中以热— 亚热带类型居多，而热带类型孢粉含量很低，其次为广温类型，喜温类型含量很低，说明文昌组和恩平组沉积时期属于热—亚热带气温类型。在干湿度方面，旱生类型孢粉几乎未见，主要为湿生、中生类型，这指示了一个湿润—半湿润的环境条件。恩平组和文昌组古气候敏感元素 Sr/Cu 比值均小于 10，CIA指示中等—强烈的化学风化作用，表明恩平组和文昌组沉积时期整体上温暖湿润的古气候特征，与孢粉化石反映的热—亚热带气温带类型与湿润—半湿润干湿度类型一致。此外，文昌组 Sr/Cu 比值与恩平组相近、Mn/Mg比值高于恩平组、CIA值高于恩平组，表明文昌组相比恩平组更加温暖湿润而恩平组相对寒冷干燥的古气候特征，尤其是文二段，Rb/Sr和Mn/Mg比值反映其最为温暖湿润的古气候特征。这样温暖湿润的古气候为优质烃源岩的形成提供了有利条件（图9）。

4 结论

（1）珠三坳陷文昌 B 凹陷文昌组—恩平组沉积层中孢粉数据分析表明了其沉积时期的气候特征是以热—亚热带湿润—半湿润气候为主。

（2）主微量Sr/Cu比值及CIA分析表明了文昌组及恩平组沉积时期的古气候整体为温暖湿润；Rb/Sr 及 Mn/Mg 表明文昌组特别是文二段沉积时期气候最为温暖湿润，而恩平组沉积时期气候相对寒冷干燥。

（3）珠三坳陷文昌 B 凹陷文昌组及恩平组沉积时期气候整体上为温暖湿润，且文二段沉积时期气候最为温暖湿润，是文昌 B 凹陷内发育优质烃源岩的最有利时期。

参考文献