茂名盆地是中国南方地区典型地陆相富含油页岩断陷盆地,其中古近系的油柑窝组发育高品质的厚层油页岩。源于其有机质丰度较高且成熟度较低,是开展油页岩有机质聚集机制研究的有利目的层。结合钻井岩心和野外露头资料,在研究区油柑窝组主要识别出三角洲和湖泊两种沉积相,并进一步识别出三角洲前缘、湖沼、浅湖和半深湖-深湖四种沉积亚相。其中研究区主要以半深湖-深湖及浅湖亚相最为发育,前者为油页岩沉积的主要场所。岩石矿物学、工业品质、有机地球化学和元素地球化学等测试表明,电白含矿区油页岩具有中高品质含油率(4.36-8.4%)、高粘土矿物(75.6-83.0%)、低石英含量(17.0-24.4%)、高灰分(66.69-82.33%)、中低发热量(4.27-7.42MJ/kg)、特低硫(0.08-0.26%)、高TOC(8.24-15.35%)和高Si+S2(49.62-107.69mg/g)等特征;而茂名含矿区油页岩含油率呈高品质(4.52-13.07%)、含相对较少的粘土矿物(53.6-78.2%)、含较多的石英(21.8-39.9%),还具有高灰分(58.96-73.11%)、中高发热量(6.72-11.90MJ/kg)、低硫(0.44-2.73%)、高TOC(6.75-21.40%)、高S1+S2(40.69-174.88mg/g)等特征。同时依据HI-Tmax、S2-TOC图版以及有机显微组分分析法,可知电白和茂名含矿区油页岩均发育Ⅰ-Ⅱ1型干酪根,处于未成熟演化阶段。微量元素测试显示,电白和茂名含矿区油页岩除了 Sr和Ba元素呈现亏损特征,其余微量元素基本呈现一定地弱富集和富集状态,且两个矿区油页岩均显示轻稀土富集和明显的Eu和Tm元素亏损。依据光片、生物标志化合物以及元素地球化学分析可知,茂名盆地油柑窝组沉积时期呈现高湖泊生产力特征,沉积有机质主要来源于湖泊内源水生生物(菌藻类),以层状或富集态的层状藻为主,次为结构藻,孢子体、角质体和镜质体等陆源输入较少。但茂名含矿区含较多呈大型孤立形态或小型集合体存在的结构藻,结构藻/层状藻比例要高于电白含矿区,古湖泊生产力也要高于电白含矿区。运用元素比值及生物标志化合物方法可知研究区油页岩沉积时期具有低Sr/Ba、高TOC/S、极低含量的孕甾烷和升孕甾烷等特征,指示茂名盆地油柑窝组为淡水沉积环境;而中等比值V/(V+Ni)、高V/Cr、Eu负异常、低比值的Pr/Ph和重排甾烷/规则甾烷则显示茂名盆地油柑窝组沉积时期古水体为缺氧还原沉积环境;同时综合粘土矿物、Rb/Sr比值、Sr/Cu比值和孢粉的指示意义,研究区油页岩主要形成于温暖湿润的古气候背景下。依据有机质聚集条件的相互作用关系,建立茂名盆地油柑窝组油页岩有机质富集机制模型。温暖湿润气候下,古湖泊可容纳空间的快速增大,伴随着陆源营养盐的输入,水生生物繁盛,较高湖泊生产力形成的大量有机质向深水区域沉积,同时可能受到淡水环境中温度分层的调控,湖底为缺氧还原环境,有机质保存条件极佳,最终在深湖底部沉积区域发育高品质厚层油页岩(最大含油率:13.07%;最大有机碳:21.40%)。对比分析茂名、抚顺和桦甸盆地油页岩有机质聚集条件的差异,发现茂名与抚顺盆地油页岩沉积时期均处于高沉积速率和温暖湿润气候背景下的缺氧还原淡水环境,有机质主要来源于水生生物(藻类和细菌),温度分层可能对有机质保存起到了重要的控制作用,因而沉积厚层中高含油率油页岩。而桦甸盆地较低沉速率和干湿交替的气候环境,造成了多层薄层油页岩的形成,而且半咸水的沉积环境形成的盐度分层,造成湖底缺氧环境,为有机质提供良好的保存条件,形成了相较于茂名和抚顺盆地更高品质的油页岩(最大含油率:24.80%;最大有机碳:33.30%)。总体而言,造成茂名、抚顺和桦甸盆地油页岩有机质聚集机制差异的主要控制因素是沉积速率、古气候条件和古水体条件。