目前,经济发展需求与能源匮乏之间的矛盾日趋明显,加快步伐非常规能源的开发利用已迫在眉睫。我国陆域天然气水合物调查主要集中在南祁连盆地木里坳陷,在成藏特征、条件及模式等方面的研究中积累了大量资料,而天然气水合物的气源主要贡献层系及资源潜力还尚不明晰。查明气源主要贡献层系并揭示资源前景可为日后指导勘探提供参考。本文围绕研究主题,在详细梳理各层系岩性、沉积构造及沉积相特征的基础上明确了木里坳陷四套层系的地质特征,利用测试手段分析及对比了各层系的有机地球化学指标,并进一步基于热模拟生烃实验探讨了不同层系为天然气水合物提供的气源条件,综合二维地震与储集岩物性测试阐释了天然气水合物的储集与成藏条件,系统评价了该区天然气水合物资源前景。取得的主要认识:(1)石炭系、二叠系岩性特征以中厚层砂岩、薄层粉砂岩为主,沉积相类型为浅海陆棚相、滨岸相和三角洲相,该套层系泥岩层大部分缺失,推测构造作用强烈断层发育所导致;同时,石炭系、二叠系有机质丰度偏低,整体生烃生气能力较差,难以成为天然气水合物潜在气源岩。(2)三叠系岩性特征以中薄层泥岩、中厚层砂岩为主,泥岩累计厚度较大,并发育薄煤层,沉积相类型为潮坪相、湖泊相和河流相;同时,三叠系以很好和好烃源岩为主,有机质类型以Ⅲ型为主,有机质成熟度均处于成熟阶段,生烃生气能力较强,可作为天然气水合物主要潜在气源岩。(3)侏罗系岩性特征以中厚层粉砂岩、中厚层泥岩、厚煤层为主,沉积相类型为辫状河相、三角洲相和湖泊相;同时,侏罗系以很好、好和中等烃源岩为主,有机质类型主要为Ⅱ型和Ⅲ型,有机质成熟度介于低成熟与成熟之间,可作为天然气水合物次要潜在气源岩。(4)基于热模拟生烃实验,木里坳陷三叠系和侏罗系样品所生成的烃类气体均以甲烷为主,甲烷的产气量随实验设定温度的升高而增大,重烃气量则先增加后降低,并基于天然气水合物中烃类气体特征统计各样品在350℃~400℃区间段内甲烷和总烃的平均产气量,以进一步探讨对比三叠系、侏罗系烃源岩的生烃生气潜力,结果表明三叠系烃源岩具有较好的生烃生气潜力,侏罗系次之。(5)根据储集岩物性测试、二维地震、剖面实测及钻探资料,并基于我国陆域天然气水合物成藏模式及成藏条件分析,分别选用有机碳质量平衡法和体积法计算了木里坳陷天然气水合物地质资源量,并分析了该区域资源前景及有利勘探层位。