内蒙古中东部的石炭～二叠系巨厚,暗色泥岩发育,油气潜力较好,是油气勘探新区,本文在充分吸收前人资料和在大量野外地质调查基础上,以实测剖面所取得第一手资料为立足点,在研究区开展了以层序地层和沉积相为重点的研究,建立等时地层单元,在此基础上重塑研究区的岩相古地理。通过区域基干剖面的岩石地层学研究,基本查明了内蒙古草原分区、赤峰地层区和东乌旗分区石炭-二叠纪地层发育特征,建立了基干剖面地层序列,其中索伦地区哲斯组和林西组暗色泥岩最为发育,为区内主要烃源岩层位。同时开展生物地层、同位素地层研究,对区内各地层单元进行了重新厘定,根据锆石测年认为原包特格四段地质时代属于三叠纪,索伦镇好仁乡原索伦组剖面与哲斯组地层时代相当。建立了3个地层分区的生物地层序列,大致确定了地层时代,在区内首次综合利用岩石、古生物和同位素地层,建立了研究区石炭-二叠系地层格架。通过五大类层序界面的识别标志将区内石炭～二叠系划分为7个二级层序和19个三级层序。其中以海侵体系域最为发育,高位体系域发育次之。研究区的准层序主要有向上变粗、向上变细、碎屑岩-碳酸盐岩混积及火山岩-碳酸盐岩混积四种类型。通过各种地质学、地球化学沉积相识别标志,结合沉积相空间配置关系,在区内石炭～二叠系共识别出7种沉积体系,17种沉积相;主要有湖泊、正常三角洲、辫状河三角洲、局限海岸(局限海湾和碳酸盐台地)、开阔海岸、浅海陆棚和半深海～深海等7大类沉积体系。其中,浅海为研究区主体沉积环境。总结了区内碳酸盐岩沉积模式,其中以陆架变浅型为主,三角洲垫高型岩台地次之;与邻区北山相比构造更为稳定,更利于油气的生成和保存。在上述工作的基础上,结合建立的优势相判定方法,恢复了石炭～二叠系7个等时地层单元的沉积古地理。石炭纪总体呈现南海北陆格局,二叠纪表现为早期大面积海侵-中期快速海退-晚期海水基本退出的沉积演化。总体呈现浅海陆棚极为发育,开阔海岸围绕古陆,碳酸盐岩台地分地区、时代集中分布;晚二叠世后,海域自西向东部逐渐消亡,陆相沉积占主导。研究区浅海陆棚的沉积背景为本区优质烃源岩的发育创造了良好的古地理条件,较为普遍的开阔海岸和三角洲沉积为区内油气储集提供了良好的砂体条件。