综合利用地震、钻井和测井资料,将塔里木盆地志留系划分为 1 个二级层序和 5 个三级层序。二级层序顶、底界面分别对应志留系顶、底区域性不整合面。5 个三级层序的底界面均为 I 型层序边界,均可划分出低位、海侵和高位三个体系域。综合地震、测井及钻井资料,在志留系识别出五种沉积体系类型,即无障壁碎屑滨岸沉积体系,滨外陆棚及较深水盆地沉积体系,无障壁碎屑潮坪沉积体系,三角洲沉积体系和辫状河三角洲沉积体系。各层序不同地区沉积体系的组成及发育特征不同。其中,塔北地区和柯坪地区主要发育无障壁碎屑滨岸沉积体系,塔中地区和巴楚地区主要发育无障壁碎屑潮坪沉积体系,满加尔凹陷主要发育滨外陆棚和较深水盆地沉积体系,塔东地区发育辫状河三角洲沉积体系。志留纪,塔北为古隆起区,海水环绕其从东北和西北方向侵入,各时期主要海侵方向不同。志留纪早期,海水主要来自东北方向,晚期海水则主要来自西北方向,这种变化反映了盆地构造格局的变迁。塔北隆起、塔东地区、巴楚隆起、塔中隆起和柯坪地区遭受剥蚀,构成主要物源区。志留系实体化石稀少,而遗迹化石十分丰富,可分为形态构造清楚的动物遗迹化石和生物扰动构造两大类型。形态构造清楚的动物遗迹化石共有 14 属 15 种,主要为进食迹、居住迹和牧食迹,可划分出 5 个遗迹组合,即, ① Cochlichnus-Planolites 遗迹组合, ② Palaeophycus-Planolites 遗迹组合, ③Skolithos 遗迹组合,④Planolites-Taenidium 遗迹组合,⑤ Helminthopsis 遗迹组合,不同遗迹组合发育于不同沉积环境;生物扰动构造按其产状可分为四大类型,即,①类型 A-表层生物扰动, ②类型 B-薄层粉砂质泥岩或泥岩层内生物扰动,③类型 C-细砂岩层内生物扰动, ④类型 D-薄层砂岩与泥岩互层中的生物扰动,不同沉积环境生物扰动类型不同。这些遗迹化石的发现不仅为志留系沉积相分析提供了重要证据,而且可以帮助识别层序界面、最大海侵面和准层序相组合。按形成主控因素,志留系各层序界面可分为三种成因类型:构造隆升不整合、构造挤压不整合和暴露不整合。二级层序顶、底界面均为构造隆升不整合,层序 2 底界面为构造挤压不整合,而层序 3、层序 4 和层序 5 的底界面则为暴露不整合。志留系是在加里东晚期构造运动造成的隆升剥蚀基础上,盆地逐渐沉降形成的。早期,周缘板块挤压作用强烈,盆地快速沉降,海平面上升,接受沉积;中晚期,构造挤压作用减弱,海平面下降,气候趋于干燥,物源供给充足,盆地快速充填。加里东末期运动结束了志留系沉积,泥盆系开始形成