加里东构造运动晚期,鄂尔多斯地台北部整体抬升,下古生界碳酸盐岩遭受了长达140Ma的风化溶蚀作用,形成了独特的喀斯特地貌。大牛地气田位于古风化壳高地与斜坡的结合部位,具备储层发育条件,已有的勘探成果也表明,下古生界具有良好的天然气勘探潜力,但目前大牛地气田下古生界探明率很低,表明天然气勘探潜力巨大,且马五₆亚段作为一个潜在的气层,尚未进行过层序地层、沉积相及岩溶储层方面的研究,对储层特征及发育规律还不清楚。本文在充分吸收前人研究成果上的基础上,通过岩芯、薄片观察、阴极发光、CT扫描、高压压汞等分析方法,对马五₆亚段层序地层、沉积相、岩溶相及储层的物性特征及成岩作用进行研究,明确了马五₆亚段的主控因素,并对研究区有利储层进行了预测,论文取得了以下认识成果:（1）马五₆亚段位于奥陶系三级层序SQ2中的强制海退体系域,形成于三级海平面持续下降阶段,蒸发强烈,气候干燥炎热,研究区可识别出1个进积型准层序组,由2个准层序组成。（2）马五₆亚段属于陆表海局限台地的沉积环境,主要受潮下-潮间带控制,岩石类型主要为含膏白云岩、泥晶云岩、粘土质云岩和泥晶灰岩,与储层密切相关的含膏云岩主要发育在潮间带。（3）马五₆亚段角砾化严重,可以划分4种岩溶相,分别为裂纹-镶嵌角砾岩相、颗粒支撑紊乱角砾岩相、杂基支撑紊乱角砾岩相和洞穴砂砾岩相。裂纹-镶嵌角砾岩相厚度大而连续性好,主要发育在马五₆²小层和马五₆⁴小层,物性较好;颗粒支撑紊乱角砾岩相和杂基支撑紊乱角砾岩相厚度较薄而连续性差,主要发育在马五₆¹小层和马五₆³小层;洞穴砂砾岩相的厚度很薄而连续性极差,主要发育在马五₆¹小层。（4）马五₆亚段储集空间类型主要为未被完全充填的膏模孔、晶间孔及晶间溶孔、溶蚀孔洞和裂缝。通过对物性相关性进行分析,物性较差,平均孔隙度为2.39%,平均渗透率为0.06×10^-3μm²。溶而不垮的含膏云岩物性较好。（5）马五₆亚段成岩作用较为复杂,有多种成岩作用,其中对储层有明显建设性的成岩作用为白云石化作用、溶蚀作用和破裂作用,其中溶蚀作用最为重要。而充填作用和胶结作用是导致研究区孔隙大量损失,是储层物性变差的成岩作用。（6）马五₆亚段储层发育主要受层序、沉积相、岩溶相及成岩作用4个因素控制,层序和沉积相控制着岩性,岩性和淡水性质控制着岩溶相的分布,岩溶相的分布及成岩作用的差异进而控制着储层发育的好坏。研究区有利区与裂纹-镶嵌角砾岩相的分布有关,本文将裂纹-镶嵌角砾岩厚度大于5米,且孔隙度大于3%的区域定为储层发育的有利区。在此基础上对马五₆²小层和马五₆⁴小层进行有利区预测,研究成果为大牛地气田下一步的勘探开发提供地质依据。