稳定碳同位素的异常分布按其赋存载体的不同可概括为两种类型:一是烃源岩可溶组分或原油各族组分(饱和烃、芳烃、胶质、沥青质)之间的稳定碳同位素的倒转分布(第一类倒转),二是原油或可溶有机组分与母质干酪根之间稳定碳同位素的倒转分布(第二类倒转)。第一类倒转的成因机制及地球化学意义已十分明了,本论文主要针对第二类倒转的成因机制问题展开研究。将下花园地区新元古界下马岭组页岩及三塘湖盆地二叠系芦草沟组页岩两类低热成熟度样品(RO≤0.8%)分别提取干酪根,干酪根粉末样品用于黄金管封闭体系加热而源岩粉末样品用于玻璃管封闭体系加热。首次在实验室确证稳定碳同位素第二类倒转的存在;尽管生烃母质及热成熟度对干酪根、热解油及单体烃稳定碳同位素的分馏与富集均有制约作用,但干酪根及热解油的碳同位素倒转仅在下马岭组灰质页岩的热模拟实验中观察到,这表明稳定碳同位素第二类倒转主要是受生烃母质控制的。观察到C17-C18-Ph-Pr碳同位素大小序列对源岩具有继承效应,将此经验判别方法运用到塔里木盆地下古生界海相油藏的油源对比工作中去,发现绝大部分原油的C17-C18-Ph-Pr碳同位素序列与端元油TD2井(?)、TZ62井(S)与YM2(O)井原油的一致,有少部分油样的与之不尽相同。这在一定程度上印证了当前的主流认识,即塔北及塔中地区绝大部分原油是来自TD2井(?)、TZ62井(S)与YM2(O)井代表的端元油的贡献,但又无法排除有其他端元存在的可能性。对塔里木盆地库鲁克塔格南区展开系统的露头剖面研究工作,认识到塔东地区寒武系烃源岩δ13C非均质展布是由于寒武纪时期海平面下降引起浮游藻/底栖藻比率改变而导致的,并提出塔里木盆地部分原油富集13C很可能是上寒武统烃源岩局部排烃、聚集、成藏的结果。将库鲁克塔格南北两区的多个剖面与TD2井钻井剖面地层曲线进行对比,建立一个受DOC控制的动态分层的“三分海洋模型”,即寒武纪海洋可划分为浅水区解耦带、化变区耦合带(有机-无机碳跃变及耦合区带)及深水区解耦带。该海洋模型与当时大气-海洋中高二氧化碳分压有关,能够解释在地史中出现过的更为普遍的同时期有机-无机碳在台地区及深盆区的分异现象。结合生烃母质、热成熟度对干酪根、热解油碳同位素的制约影响及“三分海洋模型”,综合对比元古代广泛存在的脂质体与干酪根之间广泛存在的稳定碳同位素倒转现象及华南下古生界出现黑色页岩建造中可溶组分与不可溶组分之间的碳同位素倒转现象,提出塔里木盆地寒武系-下奥陶统烃源岩有机质存在的干酪根的现象更有可能是当时大气-海洋高二氧化碳分压引起海水强烈分层,以及频繁的海平面波动,导致异质初级生物母质沉积的结果。