琼东南盆地深水区凹陷多、沉积厚度大、凸起发育，从烃源岩、油气储盖组合、圈闭及油气运聚成藏条件等方面综合分析，具备形成大中型油气田的基本地质条件和良好的油气勘探前景，是南海北部深水油气勘探的主要目标之一。本文依托国家科技重大专项——“南海北部深水区潜在富生烃凹陷评价”中的课题三“南海北部深水区古气候与古环境研究”（2011ZX05025-002-03），以琼东南盆地深水区油气探井LS22-1-1和LS33-1-1岩芯为研究对象，通过对钻井岩芯沉积物的粒度组成、微量及稀土元素地球化学特征分析，结合地震与古生物地层标定、测井及沉积相分析等，探讨了琼东南深水盆地渐新世以来的沉积古环境和物源，旨在为恢复南海北部深水区古气候和古环境、进一步寻找油气勘探目标地层提供科学依据。本文的主要研究成果如下：（1）LS22-1-1钻井梅山组（13.4Ma-11.6Ma）及莺歌海组（5.5Ma-4.2Ma）沉积物粒度组成变化不大，沉积环境相对稳定。黄流组（8.2Ma-5.5Ma）发育中央峡谷，粒度组成变化剧烈，反映了滑塌、重力流（浊流及块体流）等多种沉积方式的共同作用。LS33-1-1钻井从崖城组至乐东组地层沉积物粒度总体上由粗变细，反映了水动力条件由强变弱、水深不断加深、沉积环境趋于稳定的过程。（2）钻井岩芯沉积物的粒度组成、微量及稀土元素地球化学特征均在距今31.5Ma、28.4Ma、25.5Ma、23Ma、16Ma、8.2Ma、5.5Ma、2.7Ma发生明显突变，反映了构造运动对沉积环境及物源变化的控制。在崖三段底部4207m左右对应的地质历史时期，琼东南盆地发生了较大规模的构造运动，造成了沉积物源由以基性火山碎屑为主转变为以陆源碎屑为主。在渐新世-中新世界线（23Ma）附近发生的白云运动也影响到了琼东南盆地深水区。（3）琼东南盆地深水区LS33-1-1钻井自渐新世以来沉积环境多变，物源存在多源性，物源区不断扩大，显示原地-近源-远源的演变特征。在崖三段沉积早期，物源主要为当地或附近的基性玄武质火山碎屑，可能来自南海扩张引起的岩浆喷发活动；自崖三段沉积晚期以来，物源以陆源和海洋自生沉积为主，早期物源主要来自南部隆起及神狐隆起，之后物源区不断扩大且向中国大陆扩张。（4）LS22-1-1钻井岩芯沉积物具有半深海沉积的地球化学特征，沉积物源主要是来自中国大陆的风化及剥蚀产物。梅山组沉积环境及物源较为稳定，为半深海环境，物源供给相对不足，深水中的局部高凸起生物礁比较发育；黄流组发育中央峡谷，沉积环境多变，物源复杂；莺歌海组构造与沉积环境趋于稳定，沉积速率高；梅山组的生物礁或碳酸盐岩与黄流组中央峡谷发育的砂体可以作为良好的油气储集体，上覆莺歌海组巨厚泥岩作盖层，形成了良好的油气储盖组合。