国内外学者对内蒙古满都拉-锡林浩特地区晚古生代沉积岩进行了大量研究,但对于该区域内石炭纪-二叠纪碳酸盐岩分布和古环境还没有形成一个统一的认识。晚古生代地层上覆地层较多,类型复杂,晚古生代碳酸盐岩地层的分布及其形成时期的古环境是本次研究亟待解决的基础问题。通常将内蒙古地区划分为几个大的单元进行研究,或者针对某一地区的某一组进行研究,这很难形成区域内某一个层系统一的模式,就无法为沉积环境的研究提供更多的支持。通常可以根据碳酸盐岩的碳、氧同位素及元素地球化学特征来分析古海水的温度、盐度以及古生产力等古海洋环境的变迁。但目前对于该区碳酸盐岩的综合地球化学特征的研究缺少系统性,并不能总结出该区石炭系-二叠系整体的地球化学特征及沉积环境。本文以本巴图组-哲斯组碳酸盐岩野外露头研究、薄片鉴定、同位素地球化学和微量元素地球化学实验结果为基础,结合地质学、古生物学、地球化学、碳酸盐岩微相研究对内蒙古满都拉-锡林浩特地区石炭纪-二叠纪碳酸盐岩沉积微相、同位素及微量元素地球化学特征进行了系统的分析。本巴图碳酸盐岩样品中满都拉和二连浩特地区多为泥晶灰岩,未发现鲕粒,生物含量较多,种类有棘皮类、双壳类、有孔虫类和海百合茎;阿木山组碳酸盐岩样品的特征较相似,多为亮晶灰岩,未发现鲕粒,含砂屑和生物碎屑,生物种类较少,多为海百合;哲斯组碳酸盐岩样品多为亮晶灰岩,含鲕粒,生物含量较多,种类有棘皮类、双壳类、腕足类、腹足类、有孔虫类、层孔虫、珊瑚类和海百合茎,其中海百合、珊瑚和有孔虫类含量较多,藻类含有粗枝藻。本巴图组-哲斯组水体变深,海洋范围变大,从台内增大至局限海-斜坡,同时生物含量也增多。在碳、氧同位素和微量元素实验的基础上,分别对本巴图组、阿木山组和哲斯组碳酸盐岩样品地球化学特征进行分析。本巴图组碳酸盐岩样品的δ¹³C的平均值为1.37‰,阿木山组碳酸盐岩样品δ¹³C平均值为3.26‰,哲斯组碳酸盐岩样品δ¹³C平均值为2.62‰。δ¹³C值由本巴图组自至阿木山组先增大,后至哲斯组又减小。微量元素分析表明,本巴图组、阿木山组和哲斯组样品中Zr与Th均呈正相关关系,Er/Nd值都小于0.27,有些小于0.1;δCe与δEu的分布呈离散特征,δCe与ΣREE的分布也呈离散特征,都不存在正相关关系,所以稀土元素受后期成岩作用影响较小。应用氧同位素值计算出本巴图组古温度为13.86℃²2.46℃,平均温度为19.58℃;阿木山组古温度值为11.58℃²4.16℃,平均温度为16.75℃;哲斯组古温度值为14.44℃³5.66℃,平均温度为26.29℃。本巴图组碳酸盐岩Z值在121.76‰¹34.69‰之间,阿木山组碳酸盐岩Z值在124.24‰¹36.27‰之间,哲斯组碳酸盐岩Z值在117.11‰¹35.55‰之间,所有值均大于120‰。样品微量元素Sr/Ba的值基本都大于1,同时B/Ga的值基本都大于4.5,都指示了咸水环境。微量元素比值方法得出古盐度的结果与同位素法分析结果相同,都为咸水环境。应用U/Th、Ni/Co、V/Cr、V/（V+Ni）值来判断研究区石炭系-二叠系碳酸盐岩的氧化还原条件。本巴图组U/Th<0.75,Ni/Co<7,V/Cr<2;V/（V+Ni）<0.5,δCe值均<1,Ce_anom值均<-0.1,均指示了氧化环境。阿木山组U/Th、Ni/Co、V/Cr、V/（V+Ni）值在达茂旗地区、苏尼特右旗和西乌珠穆沁旗的大部分地区均指示了缺氧的还原环境。哲斯组U/Th、Ni/Co、V/Cr、V/（V+Ni）值在满都拉地区和苏尼特左旗地区指示了缺氧的还原环境,而在锡林浩特和西乌珠穆沁旗地区则指示了氧化环境。结合碳、氧同位素特征及古环境特征推断出石炭纪-二叠纪古环境演化模式。本巴图组处于冰期结束时期,温度开始升高,冰川开始融化,海平面也开始上升,但处于氧化环境中;阿木山组经历了另一个冰期,导致温度下降,盐度升高,δ¹³C和δ¹⁸O都升高;而哲斯组可能经历了多次环境的变化使古温度和古盐度整体升高。