鄂尔多斯盆地伊陕斜坡南部下古生界奥陶系发现的大气田主要集中于风化壳,近年来,随着勘探工作的不断深入,多口井在奥陶系马家沟组中下组合取得了突破,如苏203、苏345井均在中组合获得日产百万立方米以上的高产工业气流;延671、延1097井在下组合获得日产万立方米的工业气流,表明中下组合白云岩具有巨大的勘探潜力,可作为天然气储量的有利接替层位。然而,以往研究多集中于岩溶风化壳,针对马家沟组中下组合研究甚少。因此,有必要对中下组合白云岩成因及其主控因素开展全面系统的研究。本文以石油天然气地质学、沉积岩石学、碳酸盐岩储层地质学、地球物理学等新理论为基础,充分吸收前人最新研究成果,结合测井技术方法,通过岩心、普通薄片、铸体薄片、阴极发光、扫描电镜、压汞及主微量元素、稀土元素、碳氧同位素等分析手段及地质资料,对鄂尔多斯盆地伊陕斜坡南部吴起-甘泉马家沟组中下组合地层、沉积、成岩、储层特征、储层主控因素等几方面做了深入的研究和详细的分析,阐明了研究区马家沟组中下组合储层的形成机理和发育的主控因素,对有利区进行了预测。取得的具体认识如下:鄂尔多斯盆伊陕斜坡南部吴起-甘泉地区奥陶系马家沟组中下组合主要发育蒸发台地、局限台地、开阔台地、台地边缘4种沉积亚相和云坪、含膏云坪、膏云坪、膏湖、滩坝、浅滩6种沉积微相,其中云坪、含膏云坪微相是研究区储层发育的有利沉积相带;中下组合主要发育泥微晶白云岩、粉细晶白云岩及细中晶白云岩3种白云岩类型,白云石化流体均为海源性流体,且认为研究区主要发育准同生和浅埋藏期回流渗透两种白云石化作用;泥微晶白云岩和粉晶白云岩为相对开放、低氧化性、低温度的准同生阶段,细中晶白云岩为相对封闭、低还原、温度相对较高的浅埋藏回流渗透阶段;储层经历了白云石化、充填作用、溶蚀作用、胶结作用、重结晶作用、去石膏化等多种成岩作用,其中溶蚀作用、白云石化作用、重结晶作用对储层形成具有建设性作用,回流渗透云化相、准同生云化相、去云化相和岩溶角砾相4种成岩相为研究区储层发育的有利成岩相;储层类型以III级-中等类型为主,孔隙结构主要为大-粗孔喉型、大-中孔喉型、中孔-细喉型、孔-微喉或微孔-微喉型4种类型;中子和密度对目的层物性响应最佳,以马五₅^马五₆亚段孔渗相对较大,且分布面积广,为储层的有利发育层段;有效储层主要分布在定边、吴起、志丹地区,马五₆^马五₅亚段单层累计有效储层厚度平均为4m左右,最厚可达10m左右,为研究区有效储层的主要发育层段。奥陶系马家沟组中下组合储层形成与发育受古地貌、沉积相、成岩作用等多种因素控制。古地貌是形成不同类型沉积环境的先决条件,沉积环境是白云岩储层形成的基础,成岩作用是形成各类储集空间的重要保证,古构造总体控制了沉积、成岩作用及古地貌的发育。定边南部-吴起东北部-志丹中南部（马四-马五₇亚段）、定边南部-吴起东北部-志丹西南部-甘泉西南部及富县东北部（马五₅及马五₆亚段）是研究区天然气富集的有利区带。