本文以陆相层序地层学、沉积学为理论基础,以测井、地震、地质等多种学科分析为手段,对孤南洼陷沙二～沙三段进行了古物源、沉积体系、层序地层学进行了研究。本论文的进行是在大量的地震资料,钻井、测井资料及其它资料的基础之上着手进行研究的。根据经典的层序地层学的划分方法,结合高分辨率层序地层学,对孤南洼陷进行了层序划分。在工区的目的层段识别出6个三级层序界面,划分出5个三级层序(长期旋回),进一步又划分出9个四级层序(中期旋回)。在此基础之上,以中期旋回为基本单元建立了孤南洼陷沙二～沙三段等时地层格架。应用地层沉积特征、地层中特殊层、重矿物等多种方法,确定了孤南洼陷古物源的供给区。以单井相、连井相精细剖析为前提,综合物源分析、构造背景等资料,在孤南洼陷内识别出3种沉积体系:三角洲体系、水下扇体系和湖泊体系。其中三角洲体系主要包括:发育于洼陷东部靠垦东凸起一侧的扇三角洲相和发育于孤岛凸起西段和陈家庄凸起附近的辨状河三角洲相;水下扇体系主要包括:发育于洼陷北部靠主控断层的附近区和孤东凸起一侧的近岸水下扇以及发育于深湖区近岸水下扇及三角洲前端的滑塌浊积砂体。本文根据孤南洼陷物源交汇的情况,提出了不同物源交汇区物源叠置、交汇的样式,并且据此详细分析了孤南洼陷沉积相平面图中物源叠置情况。最后,综合洼陷的各种地质特点,建立了孤南洼陷的沉积模式图,并对研究区有利相带进行了预测。