2012年中海石油（中国）有限公司湛江分公司在西沙石岛设计钻探了“西科1井”，设计钻井深度1350m，至2013年底钻取岩心长度为748m，取芯率78.4%。本文依托国家科技重大专项中“新近纪以来古气候与古环境的地球化学示踪”专题，以南海西沙石岛“西科1井”钻井为主要研究对象，通过对钻井岩心的矿物相分析、主量元素、微量元素的地球化学特征分析，结合已有的4口钻井岩心研究成果，划分各井地层及沉积相；利用获得的沉积相、地球化学等数据对西沙生物礁岩心的成岩作用进行分析，重点讨论后期白云石化作用成因模式；结合南海古海洋事件，探讨生物礁形成演化对古环境的响应，为南海生物礁碳酸盐层油气资源评价与开发提供科学依据，并取得以下主要结论或认识。西科1井全新-更新统、上新统、上中新统底界分别为216m、373m和577m，结合矿物学特征变化并与西沙邻近生物礁钻井对比认为井深35.4m处附近是更新世与全新世的分界。钻井岩心主要以生物礁灰岩、生物碎屑灰岩、生物碎屑白云岩、生物礁白云岩等为主；识别出生物礁格架相、生物碎屑滩相、泻湖相、灰沙岛相和礁坪相；结构组分包括生物格架、泥晶、亮晶、粒屑（颗粒）；常见结构类型有生物格架结构、粘结结构、障积结构等。西科1井岩心矿物相类型主要有低镁方解石相（即方解石相）、高镁方解石相、文石相、白云石相和粘土矿物相；文石、高镁方解石主要分布钻井顶部位置；181.25m井深处开始出现白云石；366.6m及387m附近发现粘土矿物。定量分析结果显示，西科1井发育5套白云岩层。分别为上上新统白云岩（层5）、上中新统白云岩（层2、3和4）和中中新统白云岩（层1）。碳酸盐岩钻井岩心Ca、Mg、Sr、P等元素含量具明显的分段性，Ca、Mg元素含量在个别层段相关性较好；P主要来自鸟粪层，在表层出现明显富集，以尖峰的形式出现的P2O5高含量，指示灰砂岛相沉积；Sr元素含量在顶部及中部出现文石矿物层段波动较大，随着埋藏深度增加，在白云岩层段稳定在100~200μg/g之间；Ga、Ba、Hf、Zr四个元素分布特征相似，并未出现在白云石段的富集现象。西沙生物礁碳酸盐岩矿物的形成主要受生物礁发育及演化时所处海洋环境条件控制，如形成时的压力和温度、所处海水中的地球化学特征（如Sr、Mg和Ca元素含量等）、后期的埋深成岩作用等。古海平面的下降，使西沙生物礁易发育暴露风化剥蚀面，导致矿物相之间的进一步相互转化。结合邻近钻井岩心的对比分析可知，上新世北极冰盖的形成、晚中新世米辛尼亚（Messinian）事件和中中新世南极冰盖扩展事件所造成的海平面变化均对礁体的发育产生了影响。生物礁碳酸盐岩的白云石化作用，主要有蒸发泻湖渗透回流作用模式、混合水模式和埋藏压实条件下的成岩作用三种形式。