本文在前人研究的基础上,利用岩心、测井、录井岩性、地震及野外露头资料,综合运用岩石地层学、层序地层学、沉积学和地震资料解释等原理与方法,开展了塔里木盆地台盆区石炭—二叠系露头与覆盖区的地层对比,覆盖区井下各地层单元岩石地层与层序地层划分对比,沉积相平面展布与纵向演化,塔中三维地震工区砂泥岩段储层识别及二叠系火山岩的分布与喷发环境等问题的分析与讨论。在此基础之上,通过对泥岩沉积时的古盐度分析,探讨了古盐度与沉积环境、海平面变化及沉积相演化的关系。研究中取得的主要认识有：1)巴楚小海子与阿克苏四石厂露头与盆地覆盖区井下对比关系清楚。2)二叠系盆地大部分地区具有明显的四分特点,由下部南闸组泥岩、灰岩互层段和中上部的三个“自然伽马正旋回”所组成。石炭—二叠系盆地共发生过五次海平面升降过程,每个海平面升降旋回在台盆区形成了不同的岩性段序列。3)石炭系泥岩段与灰岩段主要发育了陆棚—台地—泻湖、潮坪沉积,卡拉沙依组砂泥岩段主要为河流—三角洲沉积；下二叠统碎屑岩段在盆地的中西部广大地区发育陆棚—潮坪、泻湖沉积,东部地区为三角洲—河流沉积；上二叠统海水逐渐退出盆地,以冲积扇—河流沉积为主。4)卡拉沙依组砂泥岩段砂体于塔中三维区的东南部较发育,可能为来自东南方的三角洲朵体,三角洲朵体又由多个分流河道组成。5)二叠系火山岩在巴楚南部、塔中西部和满加尔凹陷厚度较大,开派兹雷克组火山岩比库普库兹满组分布范围由塔西南向塔东北有所移动。盆地中西部的库普库兹满组火山岩可能喷发于水下。6)石炭—二叠系泥岩沉积时的古盐度在4.7‰～33.9‰,大部分泥岩样品为半咸水沉积,其次为淡水～微咸水沉积,少数为咸水沉积。泥岩的古盐度与其所伴生的沉积环境有很好的对应关系,并且古盐度的变化与海平面升降及沉积演化关系也很密切。石炭系由于存在多期海平面升降旋回,使得碳酸盐岩与碎屑岩在垂向上互层,该时期泥岩多形成于石炭系海平面相对下降或上升缓慢、古盐度相对较低的沉积环境。