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塔里木盆地是一个含有多套烃源岩的大型克拉通和类前陆叠合、复合盆地,经历了多次构造运动和多期油气生成、运移和聚集,由此导致的盆地的复杂性给石油地质研究带来很大困难.在油气藏研究的诸多方面,油气源和成藏期是其中两个最具争论性的问题.因此,本论文选择塔北地区轮南—塔河—哈得逊油田为研究对象,采用先进的地球化学分析方法,结合构造演化史和烃源岩生烃史分析,对古生界油源及成藏期进行了系统研究.克拉通内盆地及其边缘(或简称台盆区)发育两套有效烃源岩:一套为中—下寒武统源岩,发育在塔东地区的边缘拗陷欠补偿盆地浮游藻类有机相和盆地西部的台内坳陷蒸发泻湖盐藻有机相,源岩有机质丰度高,厚度达100~415m;另一套是中—上奥陶统源岩,主要发育在塔中低隆、巴楚断隆及塔北轮南地区上奥陶统沉积下部的台缘斜坡灰泥丘相和柯坪露头~阿瓦提凹陷半闭塞—闭塞欠补偿陆源海湾相,生烃母质主要为浮游藻和底栖藻,厚度约80~130m.两套源岩在分子化合物的构成上具有显著不同.寒武系烃源岩中具有低Pr/Ph值和高伽玛蜡烷含量,说明寒武系烃源岩的沉积环境还原性和水体分层成度较强.一些特殊生源的生物标志化合物如甲藻甾烷、4-甲基-24-乙基胆甾烷及其芳构化甾烷、24-降胆甾烷(C<,26>)等在寒武系烃源岩中的含量显著高于中上奥陶统;此外,两套烃源岩在C<,28>甾烷、重排甾烷以及C<,24>四环萜烷含量上的差异也意味着它们生源构成的显著差异.塔北隆起原油性质之所以千差万别,主要是由两种物理因素引起的:一是不同期次形成的原油的混合作用,二是气侵作用和运移分馏作用.一些早期聚集的原油因遭受强烈的生物降解而稠化,后期又有新鲜原油的充注,并在储层内发生不同程度的混合,导致原油组份的差异.分别对轮南、塔河和哈德逊典型油气藏成藏期和成藏史研究表明,塔里木盆地塔北隆起呈现多期成藏,但具有明确包裹体和K-Ar同位素定年证据的主要有两期:加里东晚期和喜山期.稠油主要是来自中上奥陶统源岩,那么分布在斜坡相的这套源岩显然对塔北隆起上的稠油的形成显然不是有效的.我们推测,在满加尔凹陷存在一套成熟度较高的中奥陶统源岩,其有效生液态烃范围在泥盆纪~白垩纪,并在海西晚期—燕山期可能成藏,由于这个时期地层的抬升导致油藏的破坏,这期成藏过程导致塔河油田和轮南1-11井区及其以西地区奥陶系储层中稠油的形成.