油、气、煤、铀等能源矿产常常同盆共存,其赋存环境、分布位置、成藏（矿）机理、有着密切的联系。塔里木盆地是蕴含丰富矿产的大型叠合克拉通盆地,现已查明丰富的油气资源,具有丰富的地质、地球物理资料。在塔河油田勘探开发过程中发现,奥陶系地层中有铀含量异常高值的现象,而目前对于其分布及成因机理认识程度相对较低。因此本文以塔河油田奥陶系地层中的高含铀段为对象,以岩石学、构造地质学、沉积学、地球化学、地球物理学等多学科理论和方法为指导,综合利用基础地质资料、钻井、测井资料、地球物理资料结合XRF元素分析测试及C、O、Sr同位素测试等手段,以高含铀段的特征、分布规律、成因机理为研究重点,并探讨了铀元素含量变化在指示古海洋环境、识别层序界面、识别储层等方面的石油地质意义。本论文取得主要认识如下:（1）利用自然伽马测井资料识别了三个高放射性层段,结合背景值及相关性分析,划分了断控型、层控性两类高含铀段。（2）发现层控型高含铀段主要发育在凝缩段背景下的深色泥灰岩夹泥质纹层中。其分布在纵向上位于恰尔巴克组底部,在平面上受古地理演化条件、地层展布、古地貌形态等多因素的控制,表现为区域性的广泛分布的特点。断控型高含铀段纵向上位于中奥陶统一间房组地层中,主要发育在深大断裂带附近,分布较为零散。（3）高含铀段形成主要受到全球海平面上升背景下,碳酸盐岩欠补偿、还原、静水的沉积环境的控制。台地边缘-斜坡相带受到上升洋流的影响,具备良好的有机质条件,在早期成岩阶段细菌、微生物的作用下有机质降解导致孔隙流体处于强还原硫化环境是控制铀元素沉淀于沉积物中的主要因素。（4）深大断裂体系是良好的水-岩-烃-铀输导反应场所,含铀流体沿断裂运移的过程中,受深部还原性气体、烃类等物质的影响沉淀与有利的构造部位,是影响断控型高含铀段形成的重要因素。（5）层控高含铀段在测井上易于识别且分布广泛,可将其作为塔河油田奥陶系地层对比的标志层。断控型高含铀段常发育在孔隙度较大的断裂体系附近且与油气的还原作用关系密切,常可指示有利的储层发育位置。