塔里木盆地是我国陆上最大的含油气沉积盆地,面积达56 万km2,同时也是当前“开发西部”、“西气东输”的主战场。由于该盆地在不同地质时期的构造格局变化巨大,抬升沉降频繁,早张晚挤,从而形成了现今的叠合盆地。要寻找和掌握该区的不同地质规律,就不得不系统地分析与研究其构造、沉积与充填的演化,因此,论文以塔东北为研究区开展下古生界层序地层格架与沉积相、沉积充填模式研究。采用由点到线、由线到面、再到域的研究思路,充分利用野外露头、岩心、测井及大量的地震资料,以层序地层学、地震地层学和沉积学为理论指导,以层序划分为基础,以测井相和地震相研究为重点、沉积相分析和盆地充填特征为主线,采用新理论和新技术,做到了点、面、井、震、室内与野外的有机结合,系统地构建了该区下古生界的层序地层格架、沉积相展布特征及构造—沉积一体化模式,再现了沉积充填及展布的相互关系,为该区后续的油气勘探提供了理论基础与模式。其核心内容如下: (1)雅尔当山、却尔却克山和元宝山三个下古生界野外露头的详细考察结果表明:寒武纪—早奥陶世主要为半深海沉积环境,岩性主要为灰岩和泥质灰岩。中上奥陶统以半深海相的浊流沉积为主,岩性主要为碎屑岩。志留系沉积以滨浅海的中细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩为主。进而总结得出本区的三个沉积序列模式:浊积序列、三角洲序列和潮坪序列。(2)下古生界发育2 个Ⅰ级层序,4 个Ⅱ级层序和14 个Ⅲ级层序。Ⅰ、Ⅱ级层序界面均为明显的区域性不整合面,全区分布;Ⅲ级层序界面多为局部不整合或整合界面,不整合局域分布为主。层序界面可归纳为4 种类型:造山侵蚀不整合层序界面、隆升侵蚀不整合界面、海侵上超不整合界面和沉积间断不整合界面,并分析了每一种界面的成因及特征。(3)识别出该地区存在4 种地震相、7 种地震亚相,以地震相解释的界面、形态与属性三者为一体的原则,结合研究区的具体情况,给出了每个层系地震相与沉积相转换的综合成果,从地震角度为沉积相的进一步展开研究提供了依据。(4)寒武系—下奥陶统发育碳酸盐岩台地相和半深海盆地相;中上奥陶统大部分区域为一套浊流沉积,只有西北地区继承了寒武—下奥陶的碳酸盐台地相;志留纪系主要为滨浅海环境,是一套扇三角洲相和潮坪—沼泽相沉积物。(5)首次建立了塔里木盆地东北地区下古生界三个层系的构造—沉积一体化理论模式,从演化的角度再现了研究区沉积体系的展布。