本文充分利用野外露头、钻井、测井、地震以及相关分析化验等资料,对塔里木盆地奥陶系层序地层、沉积体系和成岩作用进行了深入系统的研究。在此基础上,对塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩层序格架内成岩作用特征、层序地层与成岩作用发育的关系作了研究,并建立了奥陶系碳酸盐岩层序格架内成岩作用模式。通过对层序界面进行识别,将塔里木盆地奥陶系划分为5个二级层序,13个三级层序。各三级层序主要由海侵体系域(TST)和高位体系域(HST)组成。奥陶系发育的沉积相类型主要有:台地潮坪相、局限台地相、开阔台地相、台地边缘相、斜坡相、陆棚相和盆地相。碳酸盐岩台地相沉积主要分布在盆地中西部。其中,台地潮坪相和局限台地相主要发育在下奥陶统,局限台地相平面分布范围广。开阔台地相在奥陶系分布相对较局限,在上奥陶统分别呈“马蹄状”、“鸟喙状”和“Ⅴ字型”分布于塔北、塔中和塘南地区。通过镜下薄片和岩心观察,识别出塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩发育的成岩作用类型主要有:溶蚀作用、充填作用、胶结作用、新生变形作用、交代作用、压实作用、压溶作用、破裂作用等。不同成岩环境下发生的成岩作用会表现出不同的特征。在上述研究基础上,以上奥陶统良里塔格组和中下奥陶统鹰山组为切入点,对奥陶系层序地层格架内的成岩作用作了刻画。研究发现,层序格架内的成岩作用在不同体系域内发育不同,在不同沉积相和不同级别层序界面附近也不同。大气淡水溶蚀作用在台地边缘相发育频次高,在开阔台地相发育频次低,在斜坡相和陆棚相不发育,往往分布在三级层序界面附近和高频层序顶部,在高位体系域上部更发育。埋藏溶蚀作用在中下奥陶统海侵体系域和层序界面附近更发育。白云石化作用一般发育在局限台地相。海底压实作用在局限台地泻湖亚相、开阔台地台内滩亚相、斜坡相及陆棚相发育程度高。海底胶结作用在局限台地台内滩亚相、开阔台地台内滩亚相和台地边缘相更发育。