莺歌海盆地是一个富含天然气的沉积盆地。天然气中普遍含有CO₂气体，因此查明其成因，对客观评价盆地的资源量，研究烃类天然气与非烃类气之间的分布关系以及探讨其控制因素至关重要。 论文中应用常规及先进的测试技术，采用岩石学与地球化学相结合的方法，重点研究本区浅层气藏富CO₂储层与富CH₄储层的成岩演化特征及其与CO₂的相互关系，并通过天然气的地球化学研究以及碳酸盐矿物与粘土矿物反应形成CO₂的热力学分析，对CO₂来源及分布进行了初步分析和探讨。取得了以下认识和进展： 1．详细论述和剖析莺歌海盆地浅层气藏储层成岩共生组合特点。浅层气藏储层异常演化特征与泥底辟活动及热流体上侵有关，热流体侵入促使浅部储层提前进入晚成岩阶段B期（或A期）。随着富CO₂热流体多次间歇性入侵导致了含铁碳酸盐矿物的反复多次溶解和沉淀、生物介壳大量溶蚀和长石铸模孔的形成以及绿泥石消失、高岭石增加等。在未见热流体侵入的低CO₂储层，成岩演化阶段仍然处于早成岩阶段B期。从而揭示了两类成岩场演化特征及其成因的差异。 2．在进行充分的岩石学研究基础上，利用电子探针、稳定同位素及包裹体分析数据，探讨了异常成岩演化储层中含铁碳酸盐矿物反复溶解和沉淀的机理。底辟断裂开启时，深部富C02热流体进入储层，导致碳酸盐矿物溶解；通道闭合时，高温使碳酸盐矿物沉淀。 3．基于碳酸盐矿物及本区浅层CO₂的同位素组成对比分析，并结合浅部储层成岩作用与CO₂的相互关系，认为CO₂可能来自第三系钙质泥岩。受热流体影响的储层可能形成一些CO₂，但产量不足以成为本区CO₂的主要来源。而源于前第三系碳酸盐岩的可能性较小。 4．根据CO₂生成反应的热力学计算，温度的增加有利于碳酸盐矿物与粘土矿物作用形成CO₂。压力的增加则不利于该反应的进行。但总体上压力的消极影响远远小于温度的积极效应。 5．CO2的分布具有局部富集的特点。平面上具有分区分块性，纵向上CO2分布具有分带分层性。