L15-1井2485~3708 m井段有孢粉机质百分含量变化特征见图4，根据组分含量变化可以分为3个孢粉相：孢粉相A：文四—文五段（3420~3708 m），该井段以无定形有机质为主，含量为10.5%~53.5%，其次为孢质，含量为21.0%~49.1%，降解木质和煤质含量较显著，分别为8.4%~33.5%和4.7%~21.4%，壳质、未降解木质和角质含量相对较低，三者分别是 0.0%~7.7%、 0.0%~4.2% 和0.0%~1.8%。孢粉相B：恩平组、文一+二段及文三段（2784~3390 m），该井段主要为降解木质、煤质和孢质，三者含量相当，分别为11.1%~69.7%、8.6%~50.9%和6.5%~54.3%，其次为无定形有机质，含量为0.5%~45.9%，壳质、未降解木质和角质含量较低，分别为0.0%~9.0%、 0.0%~5.9%和0.0%~4.5%。孢粉相C，珠海组（2485~2754 m），该井段以煤质为主，含量为38.4%~74.5%，其次为降解木质，含量为17.7%~45.7%，孢质含量显著，为2.0%~11.3%，无定形有机质含量相对较低，为1.5%~6.5%，未降解木质、壳质和角质含量极低，分别为0.0%~3.2%、0.0%~2.3%和0.0%~1.8%。

图4 L15-1井有机质百分含量变化图示Fig.4 Schematic diagram of organic matter content change in Well L15-1

L15-1井文昌组检测出高含量的淡水、半咸水浮游藻类，占比8.3%～88.7%，以粒面球藻为主，盘星藻含量也较显著，指示了水位整体较高的湖泊环境。将研究区文昌组孢粉有机质组成投至Tyson^[19]提出的孢粉相A-P-E三元图中（图5），结果发现文四段和文三段部分样品落在相对远源贫氧或缺氧的Ⅵ区，文昌组其它层段样品整体落在充氧远源的近E端，表明陆丰15洼文昌组文一~文三段沉积期水体相对较浅，主要为充氧远源的滨浅湖环境，文四段沉积期水体较深，为半深湖—深湖环境。

综合L15-1井孢粉和孢粉相分析结果，该井文四段和文三段中部同时出现了较高含量的淡水、半咸水藻类和无定形有机质，具好的生油潜力。

古气候对生物的生长、分布具有显著影响，进而影响古湖盆演化特征，因此恢复文昌组沉积时期古气候特征对明确陆丰15洼烃源岩纵向演化具有重要意义。古气候通常可以借助岩石颜色与岩性、古生物化石、黏土矿物以及地球化学等多种手段进行分析。孢粉鉴定在古气候研究方面应用效果显著，通过对L15-1井孢粉鉴定分析发现文昌组（3000～3708 m井段）的植被类型为以常绿和落叶阔叶树为主的热带、亚热带常绿阔叶、落叶阔叶混交林，指示气候温暖。元素地化方面由于元素的性质和迁移能力具有一定差异，一些元素的比值也能较好地反映气候的变化特征。Lerman^[20]认为Sr/Cu值为1.3～5.0时代表温湿气候，大于5.0时指示干热气候。由于湖泊水体中含钙（Ca）盐类的溶解度相对较低，在早期就会沉淀析出，而含锶（Sr）的盐类溶解度相对较大，因此Sr/Ca比值上升表明湖水盐度增加、气候干旱、蒸发强烈，比值下降则表明气候湿润，降雨增加^[21]。

文五段Sr/Cu均值5.43，文四段Sr/Cu平均值为2.88，文三段、文一+二段Sr/Cu平均值分别为2.97、3.10（图6a），指示文昌组整体处于温暖、湿润的气候，其中文五段偏干热环境，文四段温湿程度最高，进入上文昌组温湿程度则有微弱降低。文五段Sr/Ca均值0.04，文四段Sr/Ca均值最低为0.02，文三段Sr/Ca均值略有回升为0.03，文一+二段Sr/Ca均值最高为0.06（图6b）。Sr/Cu与Sr/Ca值变化规律呈现良好的一致性，结合孢粉分析结果，统一认为文昌组整体为温暖潮湿的古气候，其中主力烃源岩发育层段文四段温暖湿润程度最高，文五段及上文昌组沉积期，气候温湿程度略微降低。

图5 陆丰15洼L15-1井文昌组孢粉有机质组成A-P-E三元图Fig.5 A-P-E ternary diagram of spore and pollen organic matter composition of Wenchang Formation in Well L15-1 of Lufeng 15 Depression

图6 陆丰15洼文昌组各段古气候指标Fig.6 Paleoclimate index of each section of Wenchang Formation in Lufeng 15 Depression

古水深对有机质的影响与湖泊类型有关，湖盆类型则受控于构造沉降与沉积充填速率，二者共同控制着水体深浅，平衡充填及欠补偿湖盆形成的沉积岩中有机质含量普遍较高。在沉积物搬运过程中，不同元素稳定性不同，Fe、Al、Ti等稳定性相对较弱，在滨岸带富集，Mn、Ca、Mg等元素可以长距离运移，MnO/TiO₂、Fe/Mn比值可作为离岸远近判别的定性指标^[22-23]。当MnO/TiO2＜0.5时，为距陆地较近的偏浅水环境，MnO/TiO2比值介于0.5～3.5，代表远离大陆的深水环境^[24]。Fe/Mn值小于100被认为是属于深湖环境，比值在100~150之间属于半深湖，比值大于150属于浅湖环境^[25]。

L15-1井文五段MnO/TiO2值为0.07~0.15（均值为0.09），文四段MnO/TiO2值为0.08~0.22（均值为 0.16），文三段MnO/TiO2为0.00~0.11（均值为0.07），文一+二段MnO/TiO2为0.03~0.06（均值为0.04）（图7a），文四段MnO/TiO2值最大，指示沉积期水深最大。文五段Fe/Mn平均值为72.3，文四段Fe/Mn平均值为60.9，属于深湖环境，文三段Fe/Mn平均值为101.7，半深湖环境，文一+二段Fe/Mn平均值为186.7，属于浅湖环境（图7b），文四段Fe/Mn均值最小，水体深度最大。MnO/TiO2、Fe/Mn值均指示文四段沉积期水深最大，文五段和文三段次之，文一+二段水深最小。

图7 陆丰15洼文昌组各段古水深指标Fig.7 Paleowater depth index of each section of Wenchang Formation in Lufeng 15 Depression

生物标志化合物也是沉积环境分析的有效手段之一，关于C₃₀ 4-甲基甾烷的成因，普遍认为其主要来自藻类或细菌，且丰度与藻类或细菌的含量成正相关，可作为指示烃源岩生源和沉积环境的指标^[26]。文五、文四及文三段泥岩C₃₀ 4-甲基甾烷含量相对丰富，表明具有大量低等水生生物的生源输入^[27]，源自陆源高等植物的奥利烷（OL）和源自被子植物的W、T树脂化合物含量极低，说明陆源高等植物的供给有限，认为是半深湖—深湖相沉积，其中文四段泥岩C₃₀ 4-甲基甾烷含量最丰富，意味着低等水生生物最发育，沉积水体最深。文一+二段泥岩基本不含奥利烷、树脂T化合物，含有微量的C₃₀ 4-甲基甾烷，预示着文二段沉积期泥岩低等水生生物不发育，伽马蜡烷（G）含量高，指示水体逐渐咸化，与沉积水体变浅有关，属于浅湖相沉积。

适宜的盐度有利于湖泊微生物的生长发育，可提高湖泊生产力，古盐度判别方法主要有古生物方法、元素地球化学方法、同位素法和生物标志化合物法等。其中元素地球化学方法是最常用的判别手段之一，镁铝比值（m=100×MgO/Al2O3）是判别古盐度变化的良好指标，当m＜1代表淡水环境，1＜m＜10指示海陆过渡沉积环境，10＜m＜500为代表海水咸水环境，m＞500则为陆表海环境或潟湖沉积环境^[24-25]。L15-1井文五段m值为6.82~7.40，平均为7.03；文四段m值为6.34~9.38，平均为7.66；文三段m值为6.35~7.69，平均为6.97；文一+二段m值为4.74~7.45，平均为6.46（图9a）。L15-1井文五段—文一+二段m值全部处于1~10内，指示水体以淡水—微咸水为主。

图8 陆丰15洼文昌组烃源岩饱和烃色谱—质谱图Fig.8 Saturated hydrocarbon chromatogram-mass spectrum of source rocks of Wenchang Formation in Lufeng 15 Depression

Ca/（Ca＋Fe）也是一个反映水体盐度的良好指标，当值小于0.2为低盐度，0.2～0.5为中等盐度，大于0.5为高盐度^[28]。L15-1井文五段Ca/（Ca＋Fe）值为0.11~0.21，平均为0.17；文四段Ca/（Ca＋Fe）值为0.08~0.13，平均为0.11；文三段Ca/（Ca＋Fe）值为0.05~0.14，平均为0.09；文一+二段Ca/（Ca＋Fe）值为0.03~0.09，平均为0.05（图9b）。L15-1井文五段—文一+二段Ca/（Ca＋Fe）值均小于0.2内，指示水体盐度较低。

图9 陆丰15洼文昌组各段古盐度指标Fig.9 Paleosalinity index of each section of Wenchang Formation in Lufeng 15 Depression

底水的氧化还原条件是有机质保存最关键的因素，沉积水体的氧化还原性影响了微量元素的富集程度，V和Cr在氧化环境中均易溶于水，还原环境时则在沉积物中富集，但V的还原出现在反硝化作用界线的下部，Cr的还原出现在界线的上部，因此，V/Cr值可作为判别水体氧化还原环境的一个参数^[29]，V/Cr<2.00代表富氧环境，2.00<V/Cr<4.25指示中等还原环境，V/Cr>4.25代表贫氧和缺氧环境^[30]。L15-1井文五段V/Cr值为1.38~2.28（均值为1.76），文四段V/Cr值为1.90~2.87（均值为2.29），文三段V/Cr值为1.00~1.98（均值为1.55），文一+二段V/Cr值为1.40~2.09（均值为1.80）（图 10a），V/Cr值指示陆丰15洼文四段还原性最强，其次为文五段和文一+二段，文三段还原性最弱。

元素铀U在氧化性水体中常以UO（2 CO₃）₃形式存在，且溶解度高，在还原环境中UO（2 CO₃）₃则还原成UO₂、U₃O₇等固定在沉积物中，造成沉积物中U元素的富集，因此U可作为古氧相可靠的替代指标^[31]。 L15-1井文五段元素铀U含量为7.75~9.45 ppm（均值为8.48 ppm），文四段U含量最高，8.60~10.63 ppm（均值为 10.02 ppm），文三段 U含量为5.80~13.02 ppm（均值为8.16 ppm），文一+二段U含量为7.12~9.57 ppm（均值为7.99 ppm）（图 10b）。V/Cr值与元素U均指示陆丰15洼文昌组沉积期水体整体为弱还原—中等还原环境，纵向上文四段水体还原性最强，其次为文五段和文一+二段，文三段还原性最弱。

图 10 陆丰15洼文昌组各段古氧相指标Fig.10 Paleo-oxygen facies index of each section of the Wenchang Formation in Lufeng 15 Depression

生物繁盛是形成富有机质烃源岩的必要条件，因此高古生产力水平是形成富有机质烃源岩的基础条件^[30]，湖水中营养元素的丰度决定了水体中藻类的繁盛程度。元素P是浮游生物生长所需的重要营养元素之一，营养物质供应越充足，生物光合作用就越强，生物生产力水平也就越高，在地质时期中P的变化可以很大程度上影响初级生产力的大小，但为了消除沉积有机质或自生矿物的影响，一般用P/Ti值来表征古沉积水体的初始生产力^[32-33]。L15-1井文五段P/Ti值为1.38~2.28（均值为1.76），文四段P/Ti值为1.90~2.87（均值为2.29），文三段P/Ti值为1.00~1.98（均值为1.55），文一+二段P/Ti值为1.40~2.09（均值为1.80）（图 11a），P/Ti值指示陆丰15洼文四段古生产力最高。

图 11 陆丰15洼文昌组各段古生产力指标Fig.11 Paleoproductivity index of each section of the Wenchang Formation in Lufeng 15 Depression

李得路等研究表明Al/Ti值与古生产力有着良好的正相关关系^[34]。 L15-1井文五段Al/Ti值为20.76~29.44（均值为25.60），文四段Al/Ti值为21.47~34.44（均值为 29.58），文三段Al/Ti值为17.56~23.22（均值为19.91），文一+二段Al/Ti值为19.59~23.63（均值为21.26）（图 11b），纵向上文四段P/Ti与Al/Ti值均最大，指示陆丰15洼文四段古生产力最高。

陆丰15洼为南断北超的箕状断陷，可分为东、西两个次洼，洼陷规模较大，其中文昌组厚度大于800 m的洼陷面积超过200 km²，具有很大的生烃潜力。文昌组沉积期，由于控制湖泊演化的构造、气候条件等均发生了明显变化，导致不同时期的古湖泊环境差异显著，文昌组各层段有机质的富集程度也着显著不同。具体表现为文五段有机质丰度极低，TOC仅为0.38%，生烃潜力（S1+S2）=2.57 mg/g，属于非烃源岩的范畴；文四段机质丰度高，TOC主要分布在1.7%～2.73%之间，平均值2.13%，生烃潜力（S1+S2）主要分布在7.4～20.61 mg/g之间，平均值11.65 mg/g，氯仿沥青“A”含量介于0.58%~0.81%之间，总烃含量均值为2718×10^-6，达到好烃源岩的级别；上文昌组TOC含量和S1+S2明显低于文四段，其中文三段TOC=0.57%～1.4%，平均值0.91%，生烃潜力（S1+S2）为2.62～8.62 mg/g，平均值4.67 mg/g，达到差—中等烃源岩的级别；文一+二段则属于较差烃源岩， TOC最高不超过0.76%，生烃潜力（S1+S2）最高不超过4.04 mg/g（图 12，表1）。

图 12 陆丰15洼文昌组泥岩有机质丰度评价图Fig.12 Evaluation of organic matter abundance of mudstones in Wenchang Formation in Lufeng 15 Depression

表1 研究区文昌组烃源岩有机质丰度指标Table1 Organic matter abundance index of source rocks in Wenchang Formation in the study area

有机质类型也是衡量烃源岩质量的重要指标，不同类型的有机质生烃潜力差异大且生成的产物明显不同，同时生烃过程也有明显差别，这主要与有机质的化学组成和结构有关。由于干酪根不同显微组分对成烃贡献有显著差异，可以通过测定各组分的相对百分含量，用有机质类型指数（TI）来划分有机质类型^[35]：

TI=（100A+50B-50C-100D）/（A+B+C+D） （1）

式（1）中，A、B、C、D分别代表：A（腐泥组）—无定型有机质、均质体；B（壳质组）—孢子花粉粒、沟鞭藻孢囊、其他藻类、角质层；C（镜质组）—木质组织、其他组织、动物屑；D（惰质组）—丝炭及其他黑色不透明团块、真菌的繁殖体。当TI>80为Ⅰ型， TI=80-40为Ⅱ₁型， TI=40-0为Ⅱ₂型， TI<0为Ⅲ型。

根据L15-1井干酪根显微组分统计结果计算的类型值来看（表2），文一+二段、文三段有机质类型主要为Ⅲ型，不利于生烃，仅文三段底部为Ⅱ₁型有机质；文四段有机质类型最好，腐泥组含量高达63.6～97.2%， TI介于45.4～95.8之间，以腐泥型（Ⅰ-Ⅱ₁型）干酪根为主，生油能力强；文五段为Ⅱ₁型有机质。

表2 陆丰15洼L15-1井文昌组泥岩干酪根显微组分含量Table 2 Content of Kerogen maceral of mudstones in Wenchang Formation of L15-1 Well in Lufeng 15 Depression

本文通过依次分析烃源岩有机碳含量（TOC）与各种古环境指标之间的关系，来探讨文昌组烃源岩有机质富集主控因素。TOC含量与古水深指标（Fe/Mn、MnO/TiO₂）具有较好的正相关性，相关系数（R²）分别为0.549、0.615（图 13a、图 13b），表明水深较大有利于烃源岩中有机质的富集。TOC与古生产力指标（Al/Ti）呈现较高的正相关性（R²=0.613） （图 13c），表明古生产力水平主导着文昌组有机质的富集，Al/Ti比值能较好地表征古生产力水平。TOC含量与古盐度指标（Ca/（Ca+Fe）、MgO/Al₂O₃*100）相关性较差，相关系数（R²）仅为0.136、0.202（图 13d、图 13e），表明整体在淡水—微咸水环境下，水体盐度的微弱变化对有机质富集作用并不明显。TOC与古氧相指标（元素铀U）正相关性较好，相关系数（R²）=0.575（图 13f），表明水体还原性越强，有机质保存条件越好，有机质生成后能被有效保存，文昌组烃源岩有机质的富集程度受控于古氧相变化，元素铀U能很好地表征氧化—还原条件。TOC含量与古气候指标（Sr/Ca、Sr/Cu）相关性一般，相关系数（R²）分别为0.291、0.006（图 13 g、图 13 h），表明整体温暖、湿润的气候条件下，文昌组烃源岩有机质的富集程度受古气候微弱变化的影响程度较小。

图 13 珠江口盆地陆丰15洼文昌组泥岩有机碳含量（TOC）与古环境指标相关性分析图Fig.13 Correlation analysis of organic carbon content（TOC）of mudstones in Wenchang Formation，Lufeng 15 Depression，the Pearl River Mouth Basin and paleoenvironmental index

从古环境指标与有机碳含量（TOC）的相关性（图 13）可以看出，陆丰15洼文昌期古湖盆淡水—微咸条件下，烃源岩质量与古水深、古生产力及还原性呈较好的正相关关系，文昌组沉积期古气候差异不大，温暖湿润的气候有利于优质烃源岩发育。

有机质富集的控制因素包括生产力条件、氧化还原性、古水深、古气候等，有机质的富集要求水体初级生产力高，这是优质烃源岩发育的物质基础，保存条件对有机质富集也极为重要，底部水体氧化还原条件决定着有机质生成后能否被有效保存，因此存在“保存模式”和“生产力模式”两种不同观点^[36]。古生产力水平和保存条件这两个因素之间的相互作用，进一步增加了对烃源岩形成机制认识的难度。

如前文所述，陆丰15洼文昌期在古湖盆淡水—微咸水条件、温暖湿润的气候下，烃源岩质量与古水深、古生产力及还原性呈较好的正相关关系，深水条件、高古生产力、强还原环境利于优质烃源岩发育。根据洼陷文昌组烃源岩形成的构造、沉积作用，结合古环境特征，总结出研究区优质烃源岩的发育模式：文四段沉积期，湖盆处于裂陷高峰期，构造沉降大，水体深，形成了欠补偿湖盆，低等水生生物繁盛，同时受周缘陆源碎屑输入影响较弱，湖泊古生产力水平高，此外，较强的还原条件有利于有机质的保存，因此，文四段发育了最优质的烃源岩；上文昌期，控洼断裂活动性持续减弱，沉积及沉降速率逐渐减小，水体深度相较文四段而言显著减小，湖泊古生产力水平降低，陆源输入程度有所增强，还原程度有所减弱，有机质富集程度中等，从而发育中等烃源岩。综合研究认为：古生产力、氧化—还原条件与有机碳含量（TOC）呈现出较一致的正相关关系，古生产力及水体缺氧都是有机质富集的主控因素，单纯强调单个因素不能完全解释高有机质丰度烃源岩形成的机理，实际上是古生产力与保存条件之间良好的匹配，共同控制了陆丰15洼文昌组有效烃源岩的发育。