鄂尔多斯盆地的古生界地层中赋存着丰富的天然气资源,目前的勘探和生产资料表明下奥陶统马家沟组气藏潜力巨大,已经成为下一步勘探的重点层位。本文以地层学、岩石学、沉积学、测井资料解释等理论为指导,利用大量野外剖面资料、录井、测井资料、岩心精细描述、数据统计资料、实验分析资料,对盆地东南部的南泥湾-临镇地区的马六段至马五5亚段地层进行了地层划分对比和沉积微相方面的研究。在地层划分对比方面,参考区域地层划分标志层,以先对大段、后对小层、旋回控制、邻井对比、参考厚度、最后闭合复查的原则,着重分析了地球物理测井曲线的组合特点,首次提出了适用于本区的八个岩性、电性都较为特殊的标志层,把研究区探井所钻遇的马家沟组细分为马六段、马五1、马五2、马五3、马五4和马五5亚段,并且在全区内进行了对比。在沉积相方面,本文综合岩心描述、岩屑录井、铸体薄片、古生物化石鉴定资料,分析了马家沟组的沉积学特征,认为研究区的马六和马五段地层属于台地相沉积体系,并识别出局限台地、开阔台地和蒸发台地3个沉积亚相,云坪、灰坪、含膏云坪、膏盐湖等8个沉积微相,建立了沉积相模式；利用单因素分析多因素综合法对各个层位段的沉积微相平面展布特征研究,分别选取了白云岩含量、灰岩含量、膏岩含量等作为单因素分析,再综合各个单因素,最终确定了6个层段的沉积微相横向展布,并在纵向上分析了岩相古地理演化特征,认为从马五5亚段至马六段,研究区经历了一次先海进后海退的沉积旋回。另外,还分析了研究区的地形特征,认为本区以中部的Y110-Y175-Y128井一线为界,南部地形较低,发育开阔海亚相沉积,而此线以北地区较高,云坪和含膏云坪等局限台地相发育。本文填补了研究区马六至马五5亚段的地层划分和沉积相研究方面的空白,对于今后的油气勘探和生产工作具有重要的指导意义。