华北地台寒武系碳酸盐岩发育,具有良好的油气储集潜力和巨大的勘探前景。对碳酸盐岩时空展布和演化认识的局限性,限制了早古生代潜山内幕等深部油气藏的勘探。本文以华北地台中东部寒武系为研究对象,综合露头、岩心、测录井、地震、薄片和元素地球化学等资料,建立了寒武系层序地层格架,以层序格架为约束,恢复了寒武系沉积相带展布特征和演化过程,并探讨了沉积层序发育的主控因素。寒武系由多个向上变浅的开阔型和局限型米级旋回叠置而成,垂向上构成进积型与退积型叠置样式。在不整合面、岩相转换面和古岩溶面等典型层序界面识别的基础上,综合米级旋回叠置样式的转换面和地球物理响应,确定了三级层序界面和最大海泛面,将研究区寒武系划分为7个三级层序。SQ1对应昌平组(朱砂洞组、府君山组),SQ2对应馒头组,SQ3对应毛庄组,SQ4对应徐庄组和张夏组,SQ5对应崮山组,SQ6对应长山组,SQ7对应凤山组。建立了寒武系层序地层格架,每个三级层序由海侵体系域和高位体系域构成,横向连续性较好。寒武系主要发育泥晶灰岩、鲕粒灰岩、生屑灰岩、砂屑灰岩、砾屑灰岩、藻黏结泥晶灰岩、叠层石灰岩、灰泥丘、白云岩、泥页岩、砂岩、泥质灰(云)岩和角砾岩等14种主要岩石类型。基于不同岩性组合和米级旋回垂向叠置,研究区识别出潮下低能带、潮下藻席、潮上泥坪、颗粒滩、临滨、风暴沉积和台内盆等7种主要亚相类型。在层序地层格架约束下,优选体系域内部地层厚度占比超过30%的亚相类型作为优势亚相,利用优势亚相组合方法恢复了各体系域沉积环境。建立了寒武系“局限内缓坡—混积陆棚—开阔缓坡—镶边台地”垂向沉积演化模式。华北地台中东部寒武系层序发育和沉积展布特征受全球海平面变化、台地内构造背景、古温度、古盐度、水体氧化还原性、风暴作用和陆源物质供给等因素共同影响。全球海平面变化和台地内构造活动共同控制了三级层序发育,其中SQ1和SQ5属于构造层序。郯庐断裂及衍生台内断裂活动控制了台内盆的发育和展布;风暴主要沿北东—南西和南东—北西向作用于研究区,造成浅水碳酸盐岩二次沉积;古气候和陆源碎屑输入影响了海平面变化、沉积物类型和分布特征。