松辽盆地地区在石炭-二叠纪接受了广泛的海相沉积,经历了多期构造运动以及盆地叠加的改造,地温场发生多次变化。对原型盆地、盆地热史以及石炭-二叠系烃源岩热演化历史的研究对于松辽盆地深部油气勘探将具有重要意义。本文在区域地质构造背景研究的基础上,将盆地演化史与后期改造相结合,综合运用各种地质资料,编制了研究区石炭纪-二叠纪岩相分区图,并对盆地原型进行了恢复。在建立地层埋藏史的基础上,运用古地温研究方法,对松辽盆地北部地区的热演化历史进行恢复和重建,重点对石炭-二叠系的烃源岩热演化史和生烃史进行研究,揭示不同构造单元的烃源岩热演化历史及生烃历史,为今后勘探方向提供依据。综合野外露头、钻井、地震及各种分析测试资料分析,认为松辽盆地地区石炭纪-中二叠世主要为浅海相沉积。中二叠世晚期,海水自西北向东南退出东北地区,转为陆相湖泊沉积。结合岩石构造环境分析,石炭纪-中二叠世,该地区盆地原型为稳定的大陆边缘盆地,晚二叠世转化为坳陷型盆地,盆地范围远大于现今。利用古地温研究方法,对不同构造单元代表井热演化史进行了分析,结果表明松辽盆地石炭-二叠系烃源岩根据镜质体反射率-深度关系可以分为两段型和似线型两种。明水阶地、朝阳沟阶地、黑鱼泡凹陷北部、西部斜坡属于两段型,最大古地温在二叠纪末已经达到；宾县王府凹陷、长春岭背斜、三肇凹陷、大庆长垣、古龙凹陷等属于似线型,最大古地温在晚白垩世-渐新世达到。利用Basin Mod软件在埋藏史、古地温梯度恢复的基础上,对四深1井、杜101井、双深4井以及盆地东部人工井进行热史模拟。结果表明,Ro-H为两段型的构造单元只发生一次生烃过程,而似线型构造单元发生过两次生烃过程。综合沉积相、地层厚度、埋藏深度、有机质丰度、生烃期次等因素分析,认为大庆长垣西部与徐家围子凹陷埋深区之间隆起及深埋区周围隆起区、徐家围子与莺山凹陷深埋区之间隆起带及深埋区周围的隆起区、黑鱼泡凹陷、明水阶地以及绥化凹陷区为天然气勘探有利区。