白云凹陷是珠江口盆地深水区一个巨大的富生气凹陷，凹陷面积约为20 000 km²，新生代最大沉积厚度达11 km。迄今白云凹陷已钻遇了一大批构造，发现了多个油气田。白云凹陷的油气成藏具有“多洼源、多阶供烃、油气共存”的特点。关于白云凹陷文昌组、恩平组的沉积背景以及已发现油气成因和来源，前人已作过较为深入的研究^[1-4]，但由于白云凹陷钻遇文昌组和恩平组烃源岩的井位较少，对白云凹陷是否存在着始新统文昌组中深湖相烃源岩、恩平组是否为海相沉积以及海相烃源岩的成藏贡献还存在着争议。庞雄等^[5]认为白云凹陷快速沉降，易于形成沉积厚度大、分布广泛的始新统中深湖相烃源岩。张功成等^[6]认为白云凹陷恩平组沉积时期北坡发育海陆过渡相三角洲，凹陷深部为浅海相沉积。李友川等^[7-8]、郭玉峰等^[9]认为白云凹陷已发现原油明显存在海相烃源岩的贡献，海相烃源岩为深水区主要烃源岩。朱俊章等^[3-4,10]认为白云凹陷原油和天然气主要来源于恩平组煤系烃源岩，可能存在部分珠海组海相烃源岩的贡献。

笔者通过地球化学和古生物分析，结合白云凹陷烃源岩沉积相，明确了白云凹陷文昌组和恩平组主要为湖相沉积，其中白云东洼恩平组存在局部海侵，并详细分析了原油的成因和来源，认为白云凹陷的原油主要来源于文昌组、恩平组的浅湖相烃源岩，恩平组海相烃源岩对成藏几乎无贡献。本次研究为文昌组和恩平组整体沉积背景分析和白云凹陷油气勘探方向提供了重要地质依据。

白云凹陷位于南海北部陆坡深水区，整体呈NEE向展布，内部分为白云西洼、白云主洼和白云东洼3个次级洼陷（图1）。凹陷北接番禺低隆起，西接云开低凸起，南邻云荔低隆起。盆地演化经历了断陷期、裂后断拗转换及热沉降、新构造运动及热沉降拗陷3个演化阶段。垂向上具有“下断上坳”的双层盆地结构和“先陆后海”的沉积组合。烃源岩主要为文昌组、恩平组及珠海组泥岩，其中，文昌组为湖相暗色泥岩；恩平组以浅湖及河湖沼泽相泥岩为主，局部为海泛泥岩；珠海组以海相泥岩为主。

图  1  白云凹陷地质构造及取样井位

Figure 1.  Tectonic map and sampling well locations in the Baiyun Sag

裂陷期文昌-恩平组为白云凹陷主要的烃源岩发育层系。探井和地震相分析表明，白云凹陷文昌组沉积时期主要以滨浅湖、中深湖和三角洲沉积为主，文昌组地层厚度最大可达6 km。文昌组早期强烈拉张，各次洼分割性较强，表现为多隆洼的特征，中深湖相烃源岩呈多点分散分布特征。在裂陷中—晚期，白云凹陷形成统一湖盆，中深湖相烃源岩主要分布于白云主洼南部及东南主控断裂一侧，面积近4 900 km²，白云主洼北部主要发育三角洲-浅湖相烃源岩。恩平组沉积时期，盆地处于拉张断陷晚期，湖盆变宽变浅，沉积物主要以滨浅湖相和河流三角洲相沉积为主，恩平组地层厚度最大为1 500 m。白云主洼北部缓坡带发育大型三角洲-浅湖相烃源岩，白云主洼中心发育中深湖相烃源岩，白云主洼南部及周缘洼陷发育浅湖相烃源岩，白云东洼局部发育海侵湖相沉积。

目前仅有少数井钻遇文昌组，主要分布在白云主洼东部，包括F1、F2、F3、F4井。烃源岩生物标志化合物、孢粉藻类组合及碳同位素分析表明，文昌组发育中深湖相（F2、F3、F4井）和浅湖相（F1井）2类烃源岩（表1，图2a、2b）。烃源岩地球化学分析表明，中深湖相烃源岩的母质类型属于Ⅱ₁型，泥岩氢指数HI为208～336 mg/g，均值为236 mg/g；有机碳（TOC）为1.1%～1.6%，均值为1.3%；生烃潜量（S₁+S₂）为2.38～6.25 mg/g，均值为5.0 mg/g，属于中等丰度烃源岩（图3、4）。生物标志化合物特征表现为低Pr/Ph比值，来源于陆源有机质的双杜松烷（W、T）化合物及奥利烷（OL）含量较低，C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷中以水生生物来源的C₂₇为主峰，贫 C₃₀ 4-甲基甾烷，贫三芳甲藻甾烷，干酪根δ¹³C值<−28‰，反映有机质主要来源于偏还原环境的中深湖的藻类等水生生物（表1、图2a）。

图  2  白云凹陷不同相带烃源岩生物标志化合物指纹特征

Figure 2.  Fingerprint characteristics of source rock biomarkers in different sedimentary facies in Baiyun Sag

图  3  白云凹陷烃源岩生烃潜力评价

Figure 3.  Hydrocarbon generation potential evaluation of source rocks in Baiyun Sag

图  4  白云凹陷烃源岩有机质类型

Figure 4.  Organic matter types of source rocks in Baiyun Sag

F2井在文昌组钻遇了近50 m的厚层泥岩，浮游藻类和孢粉相分析结果表明，烃源岩孢粉藻类组成中浮游藻类占70%，反映有机质来源以湖藻类生源为主。其中，淡水盘星藻最多，占39.4%～51%；粒面球藻占15%～29%。盘星藻类的富集表明存在富营养水体、高生产力的深湖环境^[11-13]，孢粉藻类分析所反映的沉积古环境与烃源岩生物标志化合物特征及碳同位素所反映的沉积相符，同时也证实了文昌组存在中深湖相沉积。目前白云凹陷钻遇的该类文昌组中深湖相烃源岩与珠一坳陷文昌组中深湖相烃源岩存在差异，珠一坳陷文昌组中深湖相烃源岩普遍具有极高的C₃₀ 4-甲基甾烷，且已钻遇烃源岩的TOC和HI均高于白云凹陷文昌组中深湖相烃源岩^[14-15]。大量的研究表明，淡水湖泊中C₃₀ 4-甲基甾烷主要来源于沟鞭藻类，烃源岩的C₃₀ 4-甲基甾烷丰度与藻类含量和优质烃源岩层有明显的正相关性，高丰度的C₃₀ 4-甲基甾烷是藻类勃发的产物^[16-19]。珠一坳陷文昌组烃源岩沉积时期水体营养丰富，藻类勃发，因此，造成珠一坳陷文昌组烃源岩具有极高的C₃₀ 4-甲基甾烷丰度和较重的δ¹³C值（−28‰～−27‰）。从白云凹陷已发现的原油及烃源岩的生标指纹信息来看，C₃₀ 4-甲基甾烷的丰度明显低于珠一坳陷中深湖相烃源岩及原油，可能属于无藻类勃发的中深湖相烃源岩，该套烃源岩的生烃能力可能不及珠一坳陷藻类勃发的中深湖相烃源岩，油气主要以近源成藏为主。

F1井文昌组浅湖相烃源岩母质类型属于Ⅱ₂型，泥岩HI为154 mg/g，TOC为1.1%，S₁+S₂为3.32 mg/g，为中等丰度烃源岩（图3、4）。生物标志化合物特征表现为具有较高丰度的双杜松烷（W、T）化合物及奥利烷，C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷呈“V”字型，贫 C₃₀ 4-甲基甾烷，贫三芳甲藻甾烷，干酪根δ¹³C值为−27.4‰，综合分析表明有机质输入为陆源高等植物（表1、图2b）。

恩平组共发育浅湖相和海侵湖相2类烃源岩。恩平组浅湖相烃源岩以白云西洼F6井为代表，该井钻遇了厚约1 km的恩平组，沉积相带属于三角洲-湖沼相沉积，F6井中的这类烃源岩的母质类型属于Ⅱ₂—Ⅲ型，泥岩非均值性较强，有机质丰度变化差异大，TOC为0.7%～4.0%，烃源岩属于差—很好级别。生物标志化合物特征表现为含较高丰度的双杜松烷（W、T）化合物，奥利烷含量较低，C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷呈“V”字型，贫 C₃₀ 4-甲基甾烷，贫三芳甲藻甾烷。孢粉藻类组成中藻类化石稀少，被子植物花粉占93%，孢粉藻类分析表明有机质来源以陆源高等植物为主。恩平组浅湖相与文昌组浅湖相干酪根δ¹³C值相近，约为−27‰，说明在恩平组和文昌组的沉积时的水体环境和有机质来源较为相似，均来源于陆源高等植物。

恩平组海侵湖相烃源岩分布在白云东洼及白云主洼东部。F5井钻遇了厚度>200 m的恩平组泥岩，这类烃源岩的母质类型属于Ⅱ₂型，HI为154～249 mg/g，TOC为1.1%～2.0%，均值为1.5%，S₁+S₂为3.3～6.5 mg/g，属于中等—好烃源岩（图3、4）。生物标志化合物特征表现为具有中等—较高丰度的双杜松烷（W、T）化合物，高奥利烷，C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷呈“V”字型，贫 C₃₀ 4-甲基甾烷，富含三芳甲藻甾烷，海侵型烃源岩干酪根δ¹³C值重于湖相烃源岩，为−25‰（表1、图2c）。

同时，在F5井恩平组孢粉藻类组成中发现了大量反映海水和海洋环境的海相沟鞭藻，在孢藻类组合中占46%，而珠江口盆地海相沟鞭藻主要出现于珠海组，在恩平组的出现说明该井恩平组烃源岩可能遭受海侵。通常具有海相成因的原油和沉积物包含有甲藻甾烷，而湖相原油和沉积物中甲藻甾烷缺少或丰度极低，侯读杰等^[20]提出甲藻甾烷和三芳甲藻甾烷可作为典型海相沉积环境标志物。白云凹陷恩平组生物相组成中富含海相沟鞭藻，并同时出现了代表海侵的三芳甲藻甾烷，孢藻组合和生物标志化合物信息同时证实了恩平组烃源岩受到了海侵影响，有机质为陆源和海相生烃母质的双源输入。

珠海组发育陆棚相、海相三角洲2类泥岩。海相三角洲相烃源岩的HI为51～337 mg/g，均值为191 mg/g，母质类型属于Ⅱ₂—Ⅲ型，TOC为0.5%～2.7%，均值为1.3%，属于中等—好烃源岩（图3、4）。生物标志化合物特征表现为具有高姥鲛烷/植烷比值，高—极高丰度奥利烷（OL）、较高丰度的双杜松烷（W、T），C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷呈“V”字型，贫 C₃₀ 4-甲基甾烷（图2e），有机质输入以陆源高等植物为主。陆棚相泥岩烃源岩的HI为65～274 mg/g，母质类型属于Ⅱ₂—Ⅲ型，TOC为0.9%～3.0%，均值为1.2%，属于中等—好烃源岩，生物标志化合物特征表现为含微量奥利烷（OL）及双杜松烷（W、T），C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷呈“V”字型，含三芳甲藻甾烷（图2f），有机质为陆源高等植物及水生生物共同贡献。

白云凹陷油藏主体分布于白云东洼，以轻质油为主，白云主洼东部和白云主洼北部发育大规模凝析气藏。白云凹陷原油及凝析油的物性特征基本一致，原油密度介于0.76～0.83 g/cm³，属于轻质油的范围，含蜡量在0.1%～6.09%，远低于珠一凹陷原油的含蜡量，这可能与原油的生源构成有关，白云凹陷原油生源构成以陆源高等植物为主，而珠一凹陷原油的生源构成以水生藻类为主。

根据白云凹陷原油生物标志化合物组合特征及全油碳同位素特征，将白云凹陷原油分为A、B两大类（图5）。A类油分布广泛，位于白云主洼北部隆起带、白云主洼东部和白云东洼，为白云凹陷原油的主体部分。A类原油母源沉积环境为偏氧化环境，具有较高的Pr/Ph比值（3～6）；奥利烷和树脂化合物T系列含量高，反映陆源高等植物的输入量大；全油δ¹³C值为−28‰～−27‰，且与F1井文昌组浅湖相泥岩、F6井恩平组浅湖相泥岩特征具有相似性；碳同位素和生物标志化合物指纹对比表明白云凹陷的大部分原油来源于文昌和恩平组的浅湖相烃源岩，从碳同位素的分布推测，原油不存在恩平组海侵型烃源岩的贡献。

图  5  白云凹陷原油及烃源岩T/C₃₀H与OL/C₃₀H相关关系

Figure 5.  Correlation between T/C₃₀H and OL/C₃₀H of crude oil and source rocks in Baiyun Sag

根据陆源有机质来源的差异，A类原油划为A1、A2两个亚类（图5）。A1类原油主要分布在白云主洼北部隆起带，具有极高丰度的树脂化合物T和较高含量的陆源被子植物来源的化合物奥利烷，双杜松烷/C₃₀藿烷（T/C₃₀H）比值在4～10之间，奥利烷/C₃₀藿烷（OL/C₃₀H）比值<0.7；此类原油与北部恩平组浅湖相烃源岩生标指纹特征具有一定的相似性，全油δ¹³C值为−28‰～−27‰，推测原油来源于白云主洼北部的高陆源有机质输入的浅湖相烃源岩。A2类油主要分布在白云主洼东部及白云东洼，含较高丰度的树脂化合物T和高—极高含量的陆源被子植物来源的化合物奥利烷，T/C₃₀H比值为2～6，OL/C₃₀H藿烷比值>1；此类原油与白云主洼东部文昌组浅湖相烃源岩生标指纹特征具有一定的相似性，全油δ¹³C值为−28‰～−27‰，推测主要来源于白云主洼东部及白云东洼的高陆源有机质输入的浅湖相烃源岩，鉴于原油中含高—极高丰度的奥利烷，推测可能存在珠海组海相三角洲泥岩的贡献。

B类油主要分布在近洼陷位置的个别井，母质来源为陆源有机质和藻类混合生源，甾烷系列则呈现C₂₇规则甾烷的优势特征；含低的高等植物来源的奥利烷，OL/C₃₀H比值<0.5；具较高丰度的树脂化合物T，T/C₃₀H比值<2；富含指示中深湖相沉积的C₃₀ 4-甲基甾烷（图6e）；全油碳同位素为−28‰～−27‰，全油δ¹³C值及生物标志化合物指纹特征分析表明此类油为主要来源于高陆源有机质输入的浅湖相烃源岩，同时存在中深湖相原油的混源。由于目前钻遇文昌组中深湖相烃源岩的井位有限，富含C₃₀ 4-甲基甾烷的文昌组中深湖相烃源岩可能在洼陷沉积中心还未钻遇，因此，B类油的生物标志化合物特征可能与文昌组中深湖相烃源岩存在差异。

图  6  白云凹陷原油及烃源岩生物标志化合物指纹特征对比

Figure 6.  Fingerprint characteristics of biomarkers in Baiyun Sag

上述原油分类结果表明，凹陷内原油类型的分布受沉积相带的控制（图7），凹陷边缘及隆起带绝大部分原油来源于弱氧化-氧化环境，富陆源有机质的文昌组和恩平组的浅湖相泥岩，而个别近洼陷的井存在文昌组中深湖相烃源岩的贡献，造成这种现象的原因可能是由于文昌组中深湖相烃源岩在主排烃期运移不畅，因此只在盆地的近凹陷中心聚集。

图  7  白云凹陷文昌组沉积相带分布与不同类型油气藏展布相关性

Figure 7.  Correlation between distribution of sedimentary facies of Wenchang Formation and different types of oil and gas reservoirs in Baiyun Sag

（1）文昌组发育中深湖相和浅湖相2类烃源岩，其中，中深湖相烃源岩有机质来源为藻类等水生生物，浅湖相烃源岩为湖藻和陆源的混合生源。恩平组发育浅湖相和海侵湖相2类烃源岩，其中，浅湖相烃源岩机质来源以陆源高等植物为主，海侵湖相烃源岩生物相组成中富含海相沟鞭藻，并同时出现了代表海侵的三芳甲藻甾烷。珠海组发育陆棚相、海相三角洲2类烃源岩，其中，海相三角洲相烃源岩有机质输入以陆源高等植物为主，陆棚相泥岩有机质为陆源高等植物及水生生物共同贡献。

（2）白云凹陷的大部分原油来源于文昌组和恩平组的浅湖相烃源岩，无恩平组海侵型烃源岩的贡献。原油类型的分布受沉积相带的控制，凹陷边缘及隆起带绝大部分原油来源于富陆源有机质的文昌组和恩平组的浅湖相泥岩，而个别近洼陷井中原油具有文昌组中深湖相烃源岩的贡献。