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通过对横跨盆地地震剖面、测井、露头和岩芯资料研究分析，综合考虑准噶尔盆地构造演化、古生物、古气候和湖平面的变化特征，将白垩系地层划分为1个二级层序S-SQ，3个三级层序SQ1、SQ2和SQ3，6个体系域。沉积相类型主要有冲积扇、三角洲、湖泊、辫状河和冲积平原。冲积沉积体系发育在SQ1和SQ3层序冲积体系域中。三角洲沉积体系发育在SQ1和SQ2层序的湖侵体系域和高水位体系域中。盆地周缘山系为沉积提供丰富物源。三角洲和河流相主要分布在陆梁坡折、西部斜坡区，东部斜坡区次之，中央斜坡区再次之。湖泊分布在南缘深洼区、乌伦古浅洼区。冲积扇围绕盆地周缘山系发育。