【研究目的】二连盆地是中国重要含油气盆地之一,白北凹陷是二连盆地众多含油气凹陷中具有勘探开发价值的凹陷之一,发育阿尔善组、腾格尔组等多套烃源岩,探究二连盆地白北凹陷构造热演化历史,对研究区油气资源勘探开发具有重要意义。【研究方法】结合测温数据,根据地震、录井资料,采用泥岩声波时差法和镜质体反射率法,恢复研究区赛汉塔拉组和二连达布苏组剥蚀厚度,进而恢复研究区白垩纪以来的埋藏史和构造热演化史。【研究结果】结果表明,二连盆地白北凹陷表现出“早期分次洼差异沉降,中期大范围均匀沉降,晚期整体隆升剥蚀”的构造发育特征。S1井处,阿尔善组至赛汉塔拉组沉积期,研究区快速沉降,沉积末期达到最大埋深后,发生第一期抬升剥蚀,剥蚀量约1314 m;赛汉塔拉组至二连达布苏组沉积期再次快速沉降,而后发生第二期抬升剥蚀,剥蚀量约170 m;古近纪以来,凹陷处于稳定沉降阶段,沉积了100 m的新生界地层。早白垩世末最大埋深时平均地温梯度3.65℃/100 m,处于热异常状态,之后逐渐降低至现今地温梯度2.94℃/100 m,大地热流值58.8 mW/m²。【结论】白北凹陷烃源岩成熟度受古地温和埋深控制,在77 Ma左右达到最大热演化程度(腾格尔组:0.50% < Ro < 0.68%;阿尔善组:0.72% < Ro < 0.76%)。而都红木组和赛汉塔拉组处于未成熟阶段,几乎无生烃潜力。早白垩世西伯断裂及其次级断裂对油气成藏有较大影响,而早白垩世末发育的张性断裂对下白垩统下部油藏破坏性较小。研究获得地温梯度、大地热流等参数对于二连盆地古-今地温场特征研究具有重要意义,同时为研究区油气勘探提供理论支持。