莺歌海盆地是位于南海北部被动大陆边缘的新生代含油气盆地，在大地构造位置上处于太平洋板块、印度-澳大利亚板块和欧亚板块的交汇部位，新生代以来同时受到三大板块相互作用的影响，具有复杂的构造演化历史。迄今为止，莺歌海盆地已发现多个浅层和中深层气田，显示良好的油气勘探前景。物源分析是沉积盆地研究的一项重要内容，在含油气盆地中，物源的位置、性质、范围和距离等会直接影响到盆地油气的生成、运移和保存等条件，物源的分布特征是储层预测和评价的基础。由于莺歌海盆地潜在源区多、岩石类型复杂，且研究方法传统、简单，使得对该盆地物源的识别还停留在以推测为主的模糊认识阶段，很大程度上限制了物源分析的准确性。本文在前人工作的基础之上，利用碎屑锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素以及全岩地球化学和Sr-Nd同位素的研究方法，建立了莺歌海盆地潜在物源区的锆石年龄频谱和识别标志，有效的识别了莺歌海盆地上中新统黄流组、上新统莺歌海组和更新统乐东组的物源分布特征，探讨了各源区晚中新世以来物源在空间和时间对盆地的影响，利用地球化学和同位素数据进行物源示踪、判断原岩类型和源区特征，最后通过现代河流沉积物来约束各物源区的大地构造演化历史。本文主要得到以下进展:　　1.建立了莺歌海盆地三大潜在源区的识别标志　　对各潜在源区主要入海河流现代沉积物的碎屑锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素研究显示:1）海南物源区具1280～1600Ma、447Ma、236～256Ma、159Ma、99Ma等一系列年龄峰值，并零星分布有古元古代和太古宙基底年龄信息。现代河流主要向莺歌海盆地提供印支期和燕山期碎屑物质，～100Ma年龄峰是海南物源的重要标志。现代河流碎屑锆石的εHf(t)基本为负值，表明碎屑沉积物主要来自古老地壳的重熔作用。2）越南北部的红河物源年龄频谱复杂，具有2100～2580Ma、1550～1980Ma、752Ma、416Ma、241Ma和30 Ma的年龄峰或区间。现代河流主要向莺歌海盆地提供不同时期的碎屑物质，其中新生代(～30 Ma)和新元古代(～752Ma)碎屑物质是越南北部红河物源的典型特征。越南北部河流各年龄段碎屑锆石εHf(t)值较海南和越南中部分布范围更广，显示出复杂的来源特征。3）越南中部物源具2452Ma、951Ma、428 Ma、242Ma和24 Ma五个年龄峰。现代河流主要向莺歌海盆地提供加里东期和印支期碎屑沉积物。越南中部河流与燕山期有关的年龄信息非常少，其印支期锆石εHf(t）值低于海南和红河物源相同年龄段锆石。　　2.查明了莺歌海盆地晚中新世以来物源的空间分布特征　　(1)晚中新世早期，海口和东方构造以红河物源为主，东方构造还受到越南中部和海南两个物源的影响;莲花构造碎屑物质有越南中部和红河两个方向的物源，且以越南中部物源为主;岭头构造碎屑物质主要来自海南，一部分物质来自红河源区。样品的位置与物源变化呈现一定的规律，表明碎屑锆石年龄组成明显受到物源源区的控制。绝大多数构造区在不同程度上受到红河物源的影响，表明此时红河已经对莺歌海盆地物源有重大贡献。　　(2)晚中新世晚期，海口构造物源仍主要来自红河源区，同时有少量海南物质的加入;东方构造属于混合源区，其物源主要来自红河，有少量海南和越南中部物源加入;莲花构造较晚中新世早期变化不大，物源仍以越南中部的长山造山带和昆嵩地体为主;莺东斜坡带岭头构造物源在不同井位有一定的变化，L112井主要来自海南局部物源，而L262井则以越南北部红河物源为主。　　(3)上新世早期，海口构造物源主要来自海南西部，少量来自越北红河;东方构造物源未发生变化，仍以红河物源为主;莲花构造物源主要来自越南中部，在一定程度上受到红河物源的影响。莺东斜坡带碎屑沉积物主要来自海南，但在L112井附近有少量红河物源的加入。莺歌海盆地南部的乐东构造是一个混合源区，既有海南近距离物源，又有红河和越南中部物质的参与。　　(4)上新世晚期，东方构造物源复杂，以红河物源为主，越南中部和海南物源都对该区域有影响;莲花构造物源仍为红河和越南中部的混合物源;岭头构造以海南物源为主;乐东构造具有海南和越南北部红河物源的双重特征。　　(5)更新世沉积时期，几个构造区均在不同程度上受到了红河物源的影响，表明红河对莺歌海盆地物源有重要贡献。莲花构造除了红河以外，还有越南中部物源的贡献。莺东斜坡带岭头构造有一部分物源来自海南地区。乐东构造除了红河和海南物源外，可能有越南中部碎屑物质加入。　　3.认识了莺歌海盆地晚中新世以来物源随时间的变化规律　　莺歌海盆地晚中新世以来物源整体稳定，但在局部地区存在一定的变化。东方构造从黄流组二段到乐东组沉积，物源一直都很丰富，且相对稳定，均以越南北部红河物源为主，海南和越南中部物源为辅。莲花构造晚中新世以来物源基本稳定，受越南中部和北部红河物源的影响，两个源区的物源贡献在不同时期有所差异。岭头构造物源主要来自海南和越南北部红河，从黄流组到莺歌海组，该构造碎屑锆石年龄频谱从简单向复杂转化，物源由以海南为主转向红河和海南共同影响，到更新世则变为红河物源。　　4.认识了晚中新世以来各地层的地球化学特征并进行物源示踪　　莺歌海盆地沉积岩SiO2和Al2O3含量最高，变化范围分别为41.53％～78.55％和3.26％～17.60％，其次为Fe2O3T和CaO，变化范围分别为3.86％～17.61％和0.77％～12.44％。K2O、MgO、Na2O的含量介于0.62％和4.03％之间。MnO、P2O5、TiO2的含量最低，变化范围为0.05％～0.91％。沉积岩样品主要由成熟度较低的杂砂岩和成熟度一般的岩屑砂岩和长石砂岩构成，与澳大利亚后太古宙沉积岩平均成分(PAAS)相比，主要富集Cr、Sr、Cs、Cu、Zn、Ba和Pb，亏损Eu和Hf等元素。稀土总量变化较大，介于73.6～268.7×10-6之间，平均值为195.8×10-6。在球粒陨石标准化图解中大多具明显的负Eu异常，并表现出轻稀土富集和重稀土平坦的分布模式，为典型陆源沉积特征。Ce元素基本无异常，表明沉积环境的氧化程度不高。沉积岩CIA值在19.0～66.0之间，平均46.2，指示源区风化作用强度一般。沉积物主要来自上地壳长英质物源区，碎屑组分在一定程度上受到沉积再旋回的影响。沉积岩87Sr/86Sr值变化范围较大，介于0.711169和0.722365之间。143Nd/144Nd比值变化范围小，为0.512014～0.512096，与之对应的εNd(0)均为负值，变化范围在-12.17～-10.57之间。沉积岩143Nd/144Nd和εNd(0)值明显受到物源的控制，数值的变化与样品所处的位置密切相关。整体来看，莺歌海盆地各地层Sr-Nd同位素特征与越南北部红河源区接近，表明晚中新世以来红河对莺歌海盆地有持续的物源供给，是其最大的物源贡献区。　　5.制约了红河袭夺可能发生的时间　　莺歌海盆地中央底辟带东方构造区中三个钻孔晚中新世以来锆石U-Pb年龄频谱具有明显的相似性，表明该区域晚中新世以来物源相对稳定，未发生明显的物源变化。沉积物微量元素比值也在不同井位表现稳定，没有明显和持续的异常发生。尽管这些数据不能提供红河袭夺事件发生的具体时间，但相对稳定的地球化学和锆石年代学数据表明晚中新世以来红河物源并未发生明显变化，红河袭夺事件可能发生在晚中新世(～10.5 Ma)之前。　　6.揭示了各源区的大地构造演化历史　　(1)海南在中元古代(～1400Ma)发生过重要的构造-岩浆事件，可能与前罗迪尼亚超大陆(Rodinia)的一次幕式裂谷事件有关。海南岛的加里东期岩浆运动可能是华南加里东造山作用的重要组成部分，岩浆的形成来源于古元古代晚期地壳物质的再造。岛内强烈的海西-印支期构造-岩浆活动，以产生广泛分布的二叠纪岛弧型火山岩、碰撞型花岗岩和三叠纪伸展型花岗岩为特征，古老地壳重熔作用是该时期岩浆岩形成的主要机制。海西-印支期岩浆岩可能是三江岩浆岩带的东延部分，其形成可能与古特提斯洋的闭合、俯冲以及碰撞作用有关。中侏罗世-晚白垩世，海南岛发育A型花岗岩-火山岩、碱性岩、双峰式火山岩和基性岩墙以及埃达克岩，这些岩浆活动可能与太平洋板块的西向俯冲有关。　　(2)扬子地块存在太古宙-古元古代基底，该年龄在华南地区有零星出露，岩浆作用以太古宙地壳的再造为主。整个扬子地块在古元古代经历了较强烈的变质作用，可能与2.0 Ga哥伦比亚超大陆(Columbia)的聚合事件有关。古元古代经历了较强烈的变质作用，过程引起弧-陆碰撞造山以及扬子地块的克拉通化。与全球格林威尔造山运动相对应的～1000 Ma构造事件，导致扬子地块与华夏地块拼合成。～800 Ma扬子地块发生了一次大规模与罗迪尼亚超大陆裂解有关的构造事件。加里东期岩浆作用是华南地质演化历史上一次重要的岩浆活动时期，对应于该地区早古生代晚期发生的强烈褶皱造山和岩浆活动，岩浆岩的形成是壳-幔混合作用的结果。受到华南-印支板块碰撞的影响，印支运动在红河剪切带周边表现强烈，发育大规模的岩浆岩。由于印支期东亚古特提斯洋的关闭，使得华南地区一些小板块发生碰撞拼合，形成强烈的岩浆活动。中-晚侏罗纪，华南东部受西太平洋俯冲以及多个构造作用的影响，形成了多期岩浆活动。新生代以来，在红河剪切带附近发育一系列与印度-欧亚大陆碰撞有关的新生代花岗岩和变质岩。　　(3)印支板块在～2.5 Ga形成太古代基底，首次岩浆岩化过程发生在昆嵩地体。印支板块东缘第二次大规模岩浆作用可能出现在古元古代的昆嵩地体，该地体自新元古代后变的稳定。晚奥陶世-志留纪印支板块可能处在华南板块和滇缅泰马板块之间，受到两个板块的双重挤压，形成长山造山带和昆嵩地体的陆-弧碰撞，在区域发育较大规模的加里东期构造-岩浆活动。印支板块东缘受到印支运动的强烈影响，发育一定规模的岩浆岩和变质岩，其形成与当时古特提斯洋的闭合以及印支板块与华南板块的俯冲-碰撞作用有关。