对塔里木盆地塘古兹巴斯凹陷志留系与奥陶系(S/O3)、上泥盆统与志留系(D3d/S)2个区域角度不整合的三层结构特征及属性进行详细研究,分析了不整合面下构造变形特征、不整合面结构类型分布、不整合面上初始沉积砾岩成分及其物源。发现加里东中期该区形成了塔里木盆地独特的不整合结构,构造不整合(S/O3)明显地受北东东-南西西走向逆冲断裂系控制,在凹陷北部逆冲断裂系上盘发育中等角度单斜不整合和褶皱不整合,沿断裂带形成了多个角度不整合带;加里东晚期不整合(D3d/S)区域上呈现由南向北的剥蚀特征,局部受继承性再活动的断裂控制存在北东东向的中角度单斜不整合带,且构成了加里东中期及晚期的叠合不整合。两期不整合面上的初始沉积砂砾岩有明显差异,加里东中期不整合面上初始沉积以近源的沉积岩为主、物源来自被动大陆边缘;晚期不整合面上的初始沉积砾岩主要为硅质岩和变质岩,物源主要来自较远的被动大陆边缘及大陆岛弧。综合分析表明,晚奥陶世末塘古兹巴斯凹陷主要受到阿尔金、西昆仑的构造作用;中志留世-晚泥盆世主要受到西昆仑及阿尔金碰撞造山活动共同作用。在加里东构造运动中晚期,凹陷中控制不整合发育的NEE向逆冲断裂系与南阿尔金断裂在活动时限、强度、区域应力场上具有可比性。加里东中、晚期不整合的三层结构及其属性是反映阿尔金-西昆仑早古生代构造运动发生、发展、终结动态演化过程的良好证据。