塔里木盆地塔北地区是中国重要的产油区之一，目前在古生代碳酸盐岩储层中已发现超过30亿吨油当量的油气资源。深入认识这些碳酸盐岩储层的油气充注与聚集历史，将极大地促进塔北隆起和邻近地区的石油勘探与开发进程。基于原位方解石U-Pb定年、石油地球化学、流体包裹体分析以及盆地模拟结果，本文对塔里木盆地塔北地区的石油充注与演化历史开展了系统分析。研究结果表明：①储层原油分子对比表明，塔河、跃参以及顺北地区的石油具有相似的地球化学特征，可能来自沉积在海洋环境中的同一套源岩；②顺北地区储层原油对应的烃源岩热成熟度最高，其次是跃参地区，而塔河地区储层原油对应的烃源岩热成熟度最低；③研究区主要发育6期方解石胶结物，U-Pb年龄跨度在446~316 Ma之间，其中第2期和第5期方解石胶结物的形成伴随着石油充注事件的发生；④流体包裹体分析结合盆地模拟结果表明，塔北地区经历了两次主要的油气充注事件，其中第一次充注发生在加里东晚期（426~415 Ma），第二次充注出现在海西中-晚期（339~278 Ma）。⑤顺北和跃参地区储层中的石油在两次充注事件中均保存完好，而塔河地区储层中的石油为早期部分生物降解的石油与后期正常充注原油的混合。
 

深层碳酸盐岩；油气充注；方解石U-Pb定年；流体包裹体分析；塔北地区