论文从我国海相碳酸盐岩油气勘探的实际需要出发，以塔里木盆地塔中西部和鄂尔多斯盆地西部两个地区为例，主要以碳酸盐沉积学及岩石学、岩溶地质学和地貌学、碳酸盐岩储层地球化学、碳酸盐岩层序地层学和碳酸盐岩储层地质学等多个学科领域的理论和方法为指导，采用多种技术手段，充分发挥多学科协同研究的优势，系统研究我国奥陶系碳酸盐岩古岩溶及其储层，并对两个地区奥陶系古岩溶体系及古岩溶储层进行了平面预测。主要取得了如下研究成果： (1)按照成岩阶段和成岩环境将奥陶系碳酸盐岩古岩溶划分为同生期、表生期和埋藏期岩溶三大类。①从沉积相的角度，首次将同生期岩溶区分为台缘滩、礁型，台内滩、潮坪型和蒸发潮坪型进行研究。主要通过镜下薄片的详细观察，总结出台缘滩、礁型和台内滩、潮坪型同生期岩溶的主要识别标志。台缘滩、礁型和台内滩、潮坪型同生期岩溶的发育模式基本一致，出现大气淡水透镜体，而蒸发潮坪中发育淡水、盐水双层透镜体。②根据区域构造形态，将研究区表生期岩溶划分为岩块构造型和平缓褶皱型两类。塔中西部及邻区奥陶系表生期岩溶属于岩块构造型，以加里东中期岩溶和海西早期岩溶的规模较大，其岩溶发育模式类似于“A”型自生岩溶模式；鄂尔多斯盆地西部奥陶系表生期岩溶属于平缓褶皱型。通过岩心的详细观察和对钻井显示、地球物理响应特征的研究，总结出表生期岩溶的主要识别标志。③认为埋藏期岩溶是碳酸盐岩在早、晚成岩阶段，埋藏成岩环境中发生的一切岩溶作用及出现的一切岩溶现象。综合两个地区奥陶系碳酸盐岩埋藏期岩溶类型，将奥陶系埋藏期岩溶分为埋藏有机溶蚀、压释水岩溶和热水岩溶三类。塔中西部上奥陶统良里塔格组灰岩中埋藏有机溶蚀作用发育，主要发育3期(晚加里东～早海西期、晚海西期和喜山期)；压释水岩溶和热水岩溶主要出现在鄂尔多斯盆地西部下奥陶统马家沟组。 (2)针对两个地区奥陶系碳酸盐岩中古岩溶的类型及叠加顺序，对碳酸盐岩叠加型古岩溶进行界定及类型划分。认为塔中西部上奥陶统良里塔格组灰岩中主要发育同生期岩溶+埋藏期岩溶的叠加型古岩溶；中下奥陶统鹰山组碳酸盐岩中主要发育表生期岩溶+埋藏期岩溶的叠加型古岩溶。鄂尔多斯盆地西部的东缘发育同生期岩溶+表生期岩溶+埋藏期岩溶的叠加型古岩溶。 (3)认为奥陶系碳酸盐岩同生期岩溶主要受高频海平面变化及滩、礁、潮坪沉积旋回控制；岩性、古构造、古地形和古水文体系、古气候及海平面变化等几方面对表生期岩溶具明显的控制作用；埋藏期岩溶主要受温度、压力、地层酸性水的运移规模和进入储层的时间及构造运动等因素控制和影响。 (4)对研究区奥陶系进行三级层序地层分析，认为奥陶系古岩溶的发育主要受Ⅰ型层序界面的控制或影响，揭示了同生期岩溶和表生期岩溶在三级层序中的分布规律，建立了鄂尔多斯盆地西部下奥陶统层序地层格架中古岩溶的分布模式。首次提出区别于低位体系域的内陆架低位体系域的概念，明确了低位期前层序岩溶和晚高位期岩溶两个概念。 (5)在裂缝预测的基础上，运用多因素综合评价预测方法，分别对塔中西部上奥陶统良里塔格组和中下奥陶统鹰山组的叠加型岩溶体系作出了平面评价预测；根据三类古岩溶的发育规律、表生期岩溶发育模式和岩溶古地貌及层序地层中古岩溶的分布模式，对鄂尔多斯盆地西部下奥陶统古岩溶体系进行平面分布预测。 (6)研究区奥陶系古岩溶储层类型主要有裂缝－孔隙型、孔隙－裂缝型和裂缝－孔洞型等。岩溶作用大体上使塔中西部及邻区奥陶系碳酸盐岩储层的发育和现今分布被限制在古岩溶体系的范围和深度以内；古岩溶演化过程中，同生期岩溶作用孕育了鄂尔多斯盆地西部奥陶系古岩溶储层储集空间的雏形，表生期岩溶作用形成了古岩溶储层的基本轮廓，埋藏期岩溶作用进一步将古岩溶储层改造为现今状况。 (7)以古岩溶体系平面分布预测图为基础，分别对塔中西部上奥陶统良里塔格组和中下奥陶统鹰山组古岩溶储层及鄂尔多斯盆地西部下奥陶统古岩溶储层作出了平面预测。 针对塔里木盆地塔中西部奥陶系和鄂尔多斯盆地西部下奥陶统提出的勘探建议，已分别引起中石化中原油田分公司和中石油长庆油田公司的重视。