塔里木盆地是我国内陆最大的含油气盆地,具有丰富的油气储量和广阔的开采前景。随着勘探开发程度的不断加深,其基础地质研究已不能满足勘探开发的需要。本文在吸收前人研究成果的基础上,以塔里木盆地石炭系为研究对象进行经典层序地层学与沉积学研究。通过露头踏勘、岩心、钻井、测井资料分析以及理论研究等多种方法建立了塔里木盆地石炭系层序地层模式与沉积模式。初步探讨了层序格架内体系域特征、沉积相分布规律及其演化特征,并对层序格架中生储盖组合进行了分析评价,提出了有利的勘探区块。在总结了前人对塔中、塔北和巴楚地区的研究成果的基础上,本文在全盆范围内进行了石炭系层序地层学研究,并将其划分为5个标准的三级层序(Csq1、Csq2、Csq3、Csq4、Csq5)。Csq1和Csq4为完整的Ⅰ型层序,低位体系域、海侵体系域及高位体系域发育齐全;Csq2和Csq3为Ⅱ型层序,发育海侵体系域和高位体系域,陆架边缘体系域不发育:Csq5为Ⅱ型层序,仅发育海侵体系域,高位体系域已被剥缺。通过对石炭系沉积体系的研究,识别出了碎屑岩与碳酸盐岩沉积相的主要类型。碎屑岩沉积相包括潮坪相、泻湖相、河流相、冲积扇相以及扇三角洲相:碳酸盐沉积相包括蒸发台地、局限台地、开阔台地和台地边缘浅滩。海侵体系域主要发育碳酸盐岩沉积,如生屑灰岩段、标准灰岩段和小海子灰岩段均发育在海侵体系域,而高位体系域主要为碎屑潮坪相和扇三角洲沉积。通过对于石炭系层序地层格架的建立,本文对塔里木盆地石炭系层序地层格架中的烃源岩、储集层和盖层作了评价并优选了有利勘探区块:归纳出层序格架内的三套储盖组合:第一套储盖组合为石炭系砂泥岩段与小海子灰岩段组合,为较好的组合;第二套储盖组合为石炭系生屑灰岩段和中、上泥岩段组合,为较差的组合:第三套储盖组合为石炭系含砾砂岩段、下泥盆统东河砂岩段和下泥岩段组合,为最好的组合。石炭系在Csq2和Csq4层序海侵体系域发育较好的烃源岩,平面上,有两个较好的烃源岩发育带:a、和田1井—玛4井区,b、塔西南西部地区。