在塔里木盆地塔中下奥陶统、塔中4油田石炭系海相原油中发现了超高丰度的二苯并噻吩（DBTs）硫原油，该类原油国内外少见、成因机制不清。超高芳香硫原油的研究对于揭示海相油气成因与成藏机制、指导深部油气勘探意义重大。采用最新的分析测试技术、结合模拟实验等，对塔中超高DBTs油气藏油气成因及其控制因素进行了详细地质地球化学研究。首次利用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)等新技术，从塔中深部原油（O1）中检测出了常规色谱-质谱无法检测的丰富的硫化物，发现塔中原油中DBE=9 S1化合物系列（主要为二苯并噻吩系列）的丰度随成熟度增加而增加，首次提出塔中下奥陶统原油超高DBTs原油的形成主要与热成熟度有关；首次检测到塔中仅少数富H2S伴生气的原油含有较高丰度的低热稳定硫化物—硫醇、噻吩、苯并噻吩等“等效双键数”相对较低的（DBE=0-8）的硫化物，系硫酸盐热化学还原作用（TSR）产物；未观察到TSR与DBTs之间的直接成因联系，可能与TSR作用程度相对较低有关。鉴于塔中深部下奥陶统绝大部分原油未检测到异常硫化物，推测塔中下奥陶统局部高H2S、高DBTs原油与更深层TSR改造油气的混入有关，塔中TSR可能发生在膏盐岩较发育的中寒武统及其相邻层系。对塔中4油田石炭系原油FT-ICR MS、天然气甲烷碳同位素、原油与储层黄铁矿等次生矿物硫同位素等进行了测试，未发现塔中4油田石炭系近期发生过/正在发生TSR反应的迹象。此外，塔中4油田地史过程中温度并不高，难以满足TSR反应的条件，认为塔中4石炭系油气藏本地发生TSR作用的可能性极小。混源模拟实验表明，塔中深部下奥陶统高DBTs原油的垂向运移混入可导致塔中4石炭系高DBTs原油的形成，深部原油的混入量可高达70%。综合地质、地化研究，首次提出塔中4油田石炭系高DBTs原油为深、浅油气混合成因机制。通过对东、西部盆地近300个油、岩样的系统调查，认为特殊烃源岩不太可能是塔中超高DBTs油气形成的主要因素；发现生物降解等对原油中DBTs丰度的影响极小。该研究为国内外相关研究提供了方法途径、为深部油气演化与TSR成藏效应研究、深部油气勘探提供了重要信息。