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Na geoquímica orgânica, a definição da origem do petróleo muitas vezes pode ser acessada por meio do estudo de suas moléculas orgânicas fósseis. Tais moléculas, os biomarcadores, permitem inferir condições ambientais da rocha geradora, possibilitando a correlação entre óleo gerado e sua rocha. Apesar da ampla aplicabilidade dos biomarcadores, métodos geoquímicos moleculares nem sempre permitem diferenciar com efetividade óleos gerados em condições paleoambientais similares. Contudo, a análise isotópica de compostos individuais em óleos pode auxiliar na diferenciação de fontes estabelecendo identidades mais exatas dos óleos. Com o objetivo de testar a ferramenta δ13C em compostos individuais na análise biogeoquímica, o presente estudo apresenta a avaliação integrada de biomarcadores, análise isotópica de óleo total e de compostos individuais em óleos oriundos de cinco bacias brasileiras: Bacia do Recôncavo, Bacia do Paraná, Bacia de Santos, Bacia do Solimões e Bacia de Sergipe-Alagoas. Os dados isotópicos e geoquímicos obtidos corroboram a interpretação atual proposta para seus ambientes geradores. As análises dos compostos individuais pristano e fitano, cuja razão é amplamente utilizada como uma ferramenta de paleoredox, mostrou que esses compostos apresentaram valores isotópicos diferenciados. Tal resultado demonstra que, na maioria dos casos, esses compostos tiveram fontes distintas, o que impõe certa cautela na aplicabilidade da razão P/F como uma ferramenta paleoredox. Adicionalmente, óleos associados a rochas geradoras com ambientes deposicionais semelhantes apresentaram valores isotópicos distintos tanto para composição total quanto para compostos individuais. Tal resultado sugere que a técnica é promissora na definição de identidades de óleos que podem ser utilizadas em estudos de correlação e identificação da origem de petróleo, quando esses são poluentes em desastres ambientais.