川西北地区位于龙门山推覆构造带的北段,石炭纪处于扬子板块西缘的半封闭海湾环境,发育一套以局限-半局限台地和开阔台地相为主的碳酸盐岩沉积。该地区上石炭统厚30-150米,发育齐全,出露良好,化石丰富,是研究四川盆地乃至上扬子地区晚石炭世沉积特征的经典地区之一。本研究根据沉积类型、岩性、古生物组合和沉积构造特征对该地区上石炭统进行了重新厘定,将下石炭统总长沟组上段修正为上石炭统黄龙组下段。上石炭统重新划分为黄龙组下段、黄龙组中段、黄龙组上段和船山组下段四个部分。根据野外观察和室内显微分析,共识别出15种微相类型。根据这些微相类型在纵向和横向上的组合与分布特点,参考Wilson的标准微相和镶边碳酸盐岩台地沉积模式,利用微相组合分析将这些微相组合划分为4个相带,即蒸发台地、局限台地、开阔台地和台地边缘浅滩。沉积相带的变化特征表明研究区晚石炭世存在着多期海侵-海退旋回,在黄龙组上段中部海侵达到最大值,使得川西北大部分地区和川东地区广泛接受碳酸盐沉积。在江油马角坝地区2个剖面的黄龙组下部识别出风暴层,并确定了5套风暴沉积组合。包括介壳灰岩、砾屑灰岩、瘤块状灰岩、碎屑灰岩和正常沉积灰岩或泥岩等沉积类型,以及冲刷沟槽、瘤块状构造、粒序层理、水平层理、波状层理和生物扰动等沉积构造。组合Ⅰ以冲刷沟槽、介壳滞留层、粗砾滞留层、块状层理、水平层理、波状层理、泥灰岩层和生物富集层为特征,沉积于正常浪基面以上强风暴作用的开阔台地环境。组合Ⅱ以瘤块状构造、粒序层理和块状层理为特征,沉积于正常浪基面之上受强风暴流影响的局限台地环境。组合Ⅲ以冲刷沟槽、粗砾滞留层、粒序层理、块状层理为特征,沉积于浪基面以上持续风暴流作用的开阔台地边缘浅滩环境。组合Ⅳ由冲刷沟槽、正粒序层理和块状层理的生物碎屑灰岩组成,产出于组合Ⅲ之上,是在前一期风暴未完全结束时又遭到后一期风暴的侵袭,接受浪基面之上的浅滩沉积。组合Ⅴ以冲刷沟槽、粗砾滞留层和泥岩层为特征,沉积于晴天浪基面以上缺少物源的极浅水开阔台地环境。以上5套风暴岩都发育于台地中上部,与一般的斜坡风暴岩有明显的差别,均属于近源极浅水风暴岩。川西北地区船山组核形石十分发育,类型多样。基于对其内部显微结构的分析,发现核形石核心和纹层各有5种类型,并伴随有3种圈层“构造”。基于对其核心、纹层和形态的研究将研究区核形石分为大球状核形石、小球状核形石、长棒状核形石、帽状核形石、不规则状核形石和复合核形石等6大类,并将它们划分成3种沉积环境,即台地边缘滩、开阔台地和局限台地,并进一步探讨了碳酸盐岩中核形石的分布、形成环境和沉积环境的耦合关系。高含量、大颗粒、纹层厚度大于核心厚度、纹层复杂、核心组分与基质组分存在较大差异、亮晶胶结的核形石,其形成环境与沉积环境不一致,即核形石核心形成于水动力较弱的开阔台地环境,强水动力使核形石发生磨圆,基质生物砰屑破碎,经搬运而沉积于水动力较大的台地边缘滩环境；中等含量、中等粒度、纹层简单与完整生物碎屑共存、且粒径类似、亮晶胶结的核形石,其形成环境与沉积环境类似,即部分生物碎屑在中等水动力条件下,处于悬浮状态,捕获和粘附碳酸盐质点,当个体增大和水体环境变化时,核形石就地沉积于中等能量的开阔台地环境；含量低、粒径变化大、纹层厚度小于核心厚度、纹层简单、形状易受核心的影响,纹层外壳凹凸不平,基质中生物含量低、泥晶基质含量特别高的核形石,其形成环境与沉积环境一致,即形成并沉积于水动力偏弱的局限台地环境。利用电感耦合离子质谱技术对船山组核形石灰岩样品进行了系统的全岩稀土元素测试分析。测试结果表明研究区核形石灰岩稀土元素总量较低,介于6.26ug/g～25.12ug/g之间,均值为15.29ug/g,明显低于北美页岩的平均值160.12ug/g。LREE相对富集,HREE相对亏损。但总体看,轻重稀土元素分馏程度不高,且轻稀土元素分馏程度比重稀土元素稍高。6Ce介于0.43～0.74之间,均值为0.59,表明δCe亏损严重,指示船山期的海水总体属于强氧化环境。6Eu介于0.89～1.06之间,均值为0.99,异常不明显,部分呈现正异常,部分呈现负异常,可能与当时的古气候循环(冰期与间冰期)和海水的周期性变化有密切的关系。Y/Ho值接近现代海水的Y/Ho值的下限,表明当时的海水可能受到冰融淡水影响。稀土元素不仅来源于海水,还与生物碎屑的含量和核形石的成因有密切的关系。