潭头盆地为豫西地区中新生代典型陆相红层盆地,大地构造位置位于华北板块南缘与秦岭逆冲推覆带前缘之间部位。前人对于豫西潭头盆地的研究主要集中在上白垩统秋扒组恐龙化石、含脊椎动物化石、古气候分析、孢粉植物群等方面,而对于潭头盆地沉积环境演化及物源分析的研究很少。本论文在野外踏勘并实测剖面的基础上,运用岩石学、沉积学、地球化学等多学科理论和方法,对潭头盆地上白垩统—古新统沉积环境演化、物源及控制因素进行了详细研究。取得如下研究结果:(1)潭头盆地秋扒组的岩性为紫红色中厚层状粉砂质泥岩夹透镜状砾岩、砂砾岩,自下而上构成多个底部为紫红色块状砾岩,顶部为紫红色粉砂质泥岩的正韵律沉积旋回。高峪沟组下段以砾岩、砂砾岩为主;上段以粉砂质泥岩为主,中间夹有钙质结核。大章组底部以泥质粉砂岩与泥岩互层为主,顶部以泥岩为主,并夹有数层钙质结核。(2)上白垩统秋扒组和古新统高峪沟组泥质岩地球化学特征分析表明秋扒组和高峪沟组物源应以熊耳群火山岩为主,有少量上地壳沉积岩混入;源区揭顶式剥蚀的风化作用强烈,古近纪有所减弱;晚白垩世栾川地区恐龙生活在热带‐亚热带的湿润‐半湿润气候区,古近纪早期气候有变干旱的趋势。(3)潭头盆地上白垩统—古新统主要发育扇三角洲相和湖泊相。秋扒组经历了扇三角洲—滨浅湖的多次旋回;高峪沟组下段发育扇三角洲相,上段以滨浅湖相为主;大章组主要发育湖泊相。构造和气候对沉积起着决定性控制作用。本文的研究能为陆相K-T界线事件的研究提供一定的基础资料,同时为潭头盆地的古地理再造提供依据,对潭头盆地中新生代盆地演化具有重要意义。