塔里木盆地志留系具有巨大的油气勘探潜力,是塔里木盆地当前重点勘探的目的层。目前志留系的研究面临着众多需要解决的问题,如砂体的微相展布规律,优质储层及有利储集相带分布,油气储层的主控地质因素等等。本论文针对塔里木盆地志留系研究中存在的问题,综合地震、钻井地质、测井和现代分析化验资料,采用储层沉积学新理论和储层描述新技术,进行沉积体系解剖分析,重建志留系古地理,并进行勘探潜力分析。取得的主要研究成果有:(1)塔里木盆地志留纪沉积期,塔北隆起的构造演化对盆地的岩相古地理起到了主控作用。柯坪塔格组下段和中段沉积时期,塔北隆起尚未形成重要的物源区。进入柯坪塔格组上段沉积时期,塔北隆起已经形成重要的物源区,但盆地还存在多处与广海联通的海峡,盆地表现为“海中有山,山中有海”的古地理面貌。(2)建立了塔中小区柯坪塔格组辫状三角洲、河口湾和复合型三角洲的沉积模式。柯坪塔格组中段沉积时期处于海平面上升的时期,海岸线由北向南推进。在这个阶段,塔中地区接受南部隆起提供的丰富的物源,形成了粗粒的水进型辫状三角洲沉积体系。海平面在柯坪塔格组上2亚段时期达到最大,在塔中地区主要发育河口湾沉积体系。柯坪塔格组上1亚段时期,塔中地区发育一个河流-潮汐-波浪共同作用的三角洲沉积。(3)建立了塔北小区、塔东分区辫状三角洲、末端扇的沉积模式。柯坪塔格组中段末期,塔北隆起逐渐抬升,从柯坪塔格组上段初期开始塔北隆起为塔北小区提供物源,在塔北形成了辫状三角洲沉积体系。塔东分区物源主要来自盆地的东北和西南方向,供给十分充足,发育粗粒辫状三角洲沉积体系。依木干他乌组时期,塔北、塔东表现为一向西南缓倾、延伸较远的斜坡,在此地形上发育了分支频繁、沉积物相对较细的末端扇沉积,形成了面积较大的砂岩沉积体。(4)论文根据流体包裹体均一温度的分布,结合各井时温埋藏史,认为塔里木盆地志留系有三期油气注入。从原始成藏系观点看,塔里木盆地下寒武系和中上奥陶统早已进入高成熟-过成熟阶段,全盆地都属于好的生烃区。志留系油气成藏主控因素有:油气源控制着油气藏的类型和规模,盖层控制着油气的分布,古隆起控制了沥青砂岩和油气的展布,晚期油气注入控制现今油气分布格局。论文在综合分析各种成藏条件的基础上,最终对志留系进行了有利区预测,为下一步的油气勘探明确了方向。