随着全球经济的快速发展，对能源的需求不断增长。天然气作为一种相对清洁、高效的能源，正越来越受到人们的重视。琼东南盆地是我国南海北部重要的含油气盆地，天然气资源丰富，目前已发现天然气探明储量约6000亿方。天然气赋存层系多样，包括中生界古潜山、古近系崖城组-陵水组三角洲、中新统三亚组-梅山组海底扇、中新统黄流组水道、上新统莺歌海组-更新统乐东组海底扇。目前已发现多个探明储量超过500亿方的大气田，这其中包括深水深层B21气田，也包括超深水超浅层L36气田。琼东南盆地烃源岩的多样性是造成油气赋存层位以及深度的多样性的重要原因。目前认为琼东南盆地存在3套潜在烃源岩，即始新统湖相泥岩，渐新统煤系泥岩，以及中新统海相泥岩（徐新德等, 2016）。前人针对琼东南盆地天然气地球化学特征、成因类型、来源等开展了大量工作，认为L36气田为生物成因气与热成因气的混合（徐长贵等, 2024），松东凹陷发现少量油气为始新统湖相烃源岩生成的油型气，具有丰富且独特的C₃₀四甲基甾烷（Zhu et al., 2009），而其他地区发现的均为煤型气。尽管均为煤型气，但有学者发现陵水凹陷发现的油气与崖南凹陷发现的油气生物标志化合物特征存在差异，并将这种差异归咎为崖城组烃源岩沉积相的差异（张迎朝等, 2020）。B21气田为近几年刚发现的大型气田，其成因类型尚未见详细报道，与其他大型气田有何差异尚不明确（邓勇等, 2022）。
鉴于此，我们采集了B21、L17和Y13三个探明储量超500亿方大型气藏的天然气及其凝析油样品，开展了天然气组分、碳氢同位素、轻烃组分、轻烃单体碳同位素、凝析油饱和烃生物标志化合物、全油及单体正构烷烃碳同位素分析，并且与琼东南盆地紧邻的莺歌海盆地典型中新统海相泥岩来源的油气，以及珠江口盆地典型始新统湖相泥岩来源的油气进行了对比，阐明油气地球化学特征并明确油气主要来源，这对理解盆地油气分布规律、准确评估资源潜力以及后续勘探选区具有重要的指导意义。
研究结果证实，Y13气田为典型的煤型气，凝析油中富含大量奥利烷、双杜松烷、C_19-20三环萜烷等指示陆源高等植物输入的生物标志物，高姥植比以及低Ts/Tm和Gam/C₃₀H比值指示其烃源岩沉积在无水体分层的动荡氧化水体环境。Y13气田烃类气形成于低成熟~成熟阶段，非烃气中氮气含量很低，但还有一定量无机壳源成因CO₂。L17气田也是典型煤型气，凝析油中奥利烷含量依然很高，但双杜松烷、C_19-20三环萜烷生物标志化合物明显减少，姥植比降低而Ts/Tm和Gam/C₃₀H比值升高，指示其来自陆源高等植物输入减少沉积在弱氧化环境中的烃源岩。烃类气成熟度较高，形成于成熟~高成熟阶段。非烃中有含量极低的有机成因CO₂以及少量生物成因的氮气。B21气田天然气不再是典型的煤型气，而是油型气，凝析油中陆源高等植物贡献进一步降低，指示水体沉积环境的指标与珠江口盆地始新统湖相泥岩来源的原油接近，指示B21气田油气来自弱氧化-弱还原环境中沉积的烃源岩。烃类气形成于低成熟~成熟阶段，非烃气中氮气含量很低，但CO₂含量异常高，氦同位素分析认为主要是无机幔源成因，与宝岛凹陷晚期岩浆活动有关。
基于凝析油全油和单体正构烷烃碳同位素的油气源对比分析认为，三个气田的油气既不是来自始新统湖相泥岩，也不是中新统海相泥岩，而是均来自渐新统崖城组煤系烃源岩。三个气田原油和天然气的非均质性是由于崖城组烃源岩在盆地不同地区的沉积相不同，在崖南地区为海陆过渡相环境，以陆源高等植物贡献占绝对优势，形成了Y13煤型气藏；在陵水凹陷为陆源海相环境，陆源高等植物和海相藻类均有贡献，形成了L17煤型气藏；在宝岛凹陷则为浅海相环境，以海相藻类贡献为主，形成了B21油型气藏。崖城组烃源岩沉积相态自东向西的规律性变化与琼东南盆地区域沉降东部早西部晚以及海水入侵东部早西部晚有关。
以往研究认为，天然气地球化学特征和成因类型的差异主要是天然气来源、成熟度或运移及成藏后的次生改造所致，但本研究证实烃源岩相控天然气的多样性，即同一套烃源岩因沉积环境不同导致其生成的天然气类型发生显著差异。琼东南盆地天然气的相控成因多样性不是一个孤立的现象，在全球其他海侵裂谷盆地可以找到相似的案例。本次研究的成果认识对理解琼东南盆地油气分布规律、准确评估资源潜力以及后续勘探选区具有重要的指导意义。

沉积相,天然气,轻质/凝析油,碳同位素,生物标志物,琼东南盆地