蒙甘新北山及邻区地处天山-兴蒙构造带石炭-二叠系油气钻探已获重大发现的阿拉善地区和新疆北疆地区的交汇地带；大地构造上处于华北、塔里木、哈萨克斯坦和西伯利亚等板块的复合交切部位；地层分区上,属于内蒙古草原与天山石炭-二叠纪地层分区过渡区；古地理上,居于古亚洲洋和特提斯洋交汇地带。在该区域开展层序地层与岩相古地理研究,对正确分析该区域乃至整个构造带的构造背景及盆地演化,客观认识区域油气地质条件及其资源潜力,具有重要理论和实际意义。基于此,本文以《天山—兴蒙构造带石炭—二叠系对比研究》项目为依托,在充分消化吸收前人资料的基础上,以古生物地层学、层序地层学、沉积学及岩相古地理学理论和工作方法为指导,以“地层划分与对比-地层层序分析-岩相古地理分析”为主线,通过开展野外地质调查及地层划分对比等工作,建立等时地层单元,开展沉积体系、沉积相划分,在此基础上重塑岩相古地理。通过这些研究,本论文取得了如下主要成果：1.研究区石炭～二叠系的层序界面的识别标志主要有：不整合面、古风化面、岩相突变面、准层序叠置样式转换面及微量元素丰度突变面等五类。区内石炭～二叠系共发育7个二级层序和18个三级层序(包括8个I型层序和10个II型层序)。据此将研究区石炭-二叠系划分为7个等时地层单元。2.本区的石炭～二叠系层序,以海侵体系域为主,低位或陆架边缘体系域与高位体系域发育次之。其中,海侵体系域主要由浅海陆棚碎屑岩相、碳酸盐岩台地相及局限海湾相组成；陆架边缘体系域多由开阔海岸体系构成,低位体系域主要由冲积扇体系、辫状三角洲体系及扇三角洲体系组成；高位体系域多由开阔海岸体系、辫状三角洲体系及碳酸盐岩台地相组成。准层序可分为：向上变粗型、向上变细型、碎屑岩-碳酸盐岩混积型及火山岩-碳酸盐岩混积型四种类型。3.研究区石炭～二叠系沉积类型齐全,海相和陆相沉积均有所见及,只是规模和时限有所不同。通过各种地质学、地球化学标志的综合分析,结合区域沉积背景及沉积相空间配置关系研究,在区内的石炭～二叠系共识别出了8种沉积体系,18种主要沉积相。陆相沉积分布非常局限,仅限于晚二叠世的少数地区,可进一步划分为冲积扇和湖泊两种沉积体系。海相环境下的沉积构成了地层的主体,共识别出了半深海、浅海陆棚、开阔海岸、局限海岸、辫状河三角洲和扇三角洲6种沉积体系。4.在层序地层学研究、沉积体系和沉积相识别以及优势相确定的基础上,恢复了区内石炭～二叠系7个等时地层单元的沉积古地理。晚二叠世之前,本区整体上呈现浅海陆棚占据全区、开阔海岸围绕古陆、碳酸盐岩台地和三角洲相零星分布的古地理格局；晚二叠世之后,海域自北山向东部的额济纳旗、向西部的哈密地区逐渐消亡。古地理大体经历了“裂陷初步形成→扩大→缩小→再扩大→再缩小直至消亡”的沉积演化过程。