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前新生代海相残留盆地是中国油气勘探二次创业的主要方向，江汉盆地是目前国内海相盆地能源勘探战略选区的重要区域。本论文选择江汉盆地为研究对象，通过对现今地温场、盆地热历史及烃源岩灶演化史进行研究，为盆地油气勘探与评价提供科学依据。
基于前人的钻井稳态测温、岩石热导率、生热率、地层岩性指数、地温梯度、大地热流和岩石圈热结构等基础性地热资料，研究分析了江汉盆地现今地温场特征和盆地热属性。结合钻井分层、地震剖面人工井分层等数据，恢复出江汉盆地的埋藏史。综合分析镜质体反射率、磷灰石裂变径迹和(U-Th)/He等古温度计数据，以古热流为主，构造—热演化模拟为辅，恢复古生代以来盆地的热历史，和构造沉降史。在热史恢复基础上，以EASYRo％为正演模型，结合烃源岩地球化学资料，揭示江汉盆地主力海相烃源岩的“烃灶”时空演化规律。
研究结果表明:江汉盆地具有显著的海相克拉通盆地地热特征，岩石圈热结构属于温壳冷幔型。江汉盆地在中燕山期（J2末）的不整合面存在1200～3700m剥蚀量;喜山期（渐新世末）的不整合面存在1200～2600m剥蚀量。江汉盆地在印支期以前具有统一的低热流背景，印支运动后，盆地热流开始增高，在157Ma达到最高峰(～68mW/m2)。此后，热流开始降低，43Ma以来热流快速降低，盆地进入冷却期。江汉盆地在志留纪至晚二叠世期间处于初始沉降期;早三叠世—侏罗纪期间，盆地处于快速隆升期;始新世早期，盆地隆升并遭受剥蚀。
江汉盆地寒武系烃源岩灶发育具有早期单灶为主、晚期多灶共存的特征。下志留统烃源岩灶发育具有早期双灶共存、晚期单灶为主的特点。二叠系烃源岩灶演化具有早期双灶为主、晚期多灶共存的特征。综合烃源岩灶演化、油气储存条件等，提出沔阳凹陷、宜昌斜坡带具备形成中小型油气藏的潜力，应是今后油气勘探的重点区域。