深层古老层系是油气勘探的重要领域,准确恢复其热历史对于明确深层油气赋存深度和相态至关重要。本文以川北地区震旦系—古生界海相地层为示例,介绍了一种联合锆石裂变径迹、(U-Th)/He、团簇同位素、U-Pb定年和镜质组反射率等多种古温标耦合恢复热史的方法,为沉积盆地超深层古老层系热史恢复提供思路参考。基于系列深度镜质组反射率重建古地温梯度;基于浅层中—新生代碎屑岩裂变径迹、(U-Th)/He模拟热史,恢复地层剥蚀量,重建沉积埋藏史;基于深层古老层系碎屑岩裂变径迹、(U-Th)/He和碳酸盐岩团簇同位素、U-Pb定年重建不同深度样品的温度演化,恢复研究区的古地温梯度演化和古热流演化。川北地区震旦纪以来表现为克拉通长期冷却与中生代地壳减薄引起热扰动叠加的热历史特征。二叠系古油藏分别在晚三叠世和早侏罗世发生油气充注,在中侏罗世—晚白垩世原油大规模裂解成气。