四川盆地是我国主要的天然气产区,尤其是深层海相层系是当前天然气增储上产的关键。但震旦系^古生界海相地层时代古老、后期演化复杂,油气勘探还不成熟。海相地层的热演化对油气成藏和优质储层的形成起着至关重要的作用。本文以四川盆地川中古隆起和川西北地区为主要研究区,依据现有的各种温度测试数据分析研究区的现今地温场特征;以现今地温特征为约束,通过对岩心和露头样品古温标的分析测试,结合不同古温标的热动力学模型,重建川中古隆起震旦纪以来与川西北地区晚古生代以来的热历史;以恢复的热历史为基础,探索碳酸盐岩团簇同位素古温标的有效性;最后,在恢复沉积埋藏史和热史的基础上分析四川盆地中西部深层海相地层热演化对油气成藏的影响。研究表明,四川盆地中西部现今热体制主要受到基底埋深的控制,川中古隆起基底埋深浅,大地热流值较高,约为60 mW/m²⁶5 mW/m²,川西北地区基底埋藏较深,大地热流值在48 mW/m²⁵7 mW/m²。四川盆地中西部地区热流演化可以划分为三个阶段:（1）寒武纪^早二叠世稳定低热流阶段,这一时期热流值较低且比较稳定（约为55 mW/m²）;（2）早二叠世^早三叠世热流迅速升高阶段,这一时期热流值快速升高,最高可达100 mW/m²,其中位于西南部威远构造热流值最高;（3）早三叠世^现今热流衰退阶段。川中古隆起灯影组与龙王庙组储层经历了升温（80℃¹10℃）-降温-快速升温（180℃²20℃）-快速降温的过程。在晚侏罗世气藏成藏时期灯影组地层温度超过160℃,为原油裂解产气高峰。川西地区栖霞组与茅口组储层经历了快速升温（130℃¹50℃）-缓慢升温（160℃²10℃）-降温过程,晚三叠世地层温度普遍超过了140℃,晚侏罗世地层温度进一步升高,并且具有从坳陷内部向造山带温度逐渐降低的特征。此外,依据四川盆地与塔里木盆地系列碳酸盐岩样品,对不同岩性的碳酸盐团簇同位素技术恢复沉积盆地热历史进行了探索。结果表明自然演化方解石团簇同位素¹³C-¹⁸O键固态重排的“封闭温度”不高于120℃,热力学“平衡温度”不低于160℃,对高温热历史（>120℃）有较好的敏感性,在碳酸盐地层热历史恢复方面展现出了较大潜力。总之,受到地层热演化的控制,四川盆地中西部大气田虽然烃源岩与储集层年代古老,但油气生成与聚集的时间较晚,有利于大气田的保存。