本文以层序地层基本原理为指导，综合使用露头、测井和岩芯资料对鄂尔多斯盆地中东部上古生界进行了高分辨率层序地层的划分和对比。在前人工作的基础上，遵循先大后小的原则，采取从浅部露头到深部埋藏区的对比，从南向北从海相层向陆相地层对比的方法，建立了不同级别的等时地层格架。确定上古生界为1个大层序，石炭、二叠系为2个中层序，并对研究层段依次划分了5个三级层序组和16个三级层序。研究了层序的持续时限及限定地层层序级别的关键性界面，并分析了层序的沉积特征。 华北晚古生代经历了3次大的海平面升降旋回，不同海侵事件在研究区内留下了不同的沉积纪录。晚石炭世海侵在区内形成了分布不连续的海相沉积，以含纺锤蜓带和麦粒蜓带化石的海相灰岩为特征；早二叠世早期海侵规模最大，以含假希氏蜓带化石组合的海相灰岩为特征，并重点分析了早二叠世早期海侵不同阶段的海平面升降特征；早二叠世晚期海侵虽然未到达鄂尔多斯地区，但海平面的升高，使本区发育了厚的、以退积为主的准层序组，对鄂尔多斯地区的沉积具有远距离的控制作用。 鄂尔多斯地区上古生界具有克拉通盆地陆表海缓坡沉积的一般特征，层序构成一般以海侵和高位体系域为主，本次研究认为在陆表海沉积背景下，除在大陆边缘附近，在盆地内古大陆架上也可以发育低位体系域的下切河谷充填沉积。研究区内子洲镇川堡地区发育的下切河谷形成于海平面下降时期，来源于桥头的砂质河流沉积，为叠置的、形成于三个不同三级层序底部的下切河谷充填沉积。研究表明，盆地基底沉降幅度小、坡度极为平缓、沉积速率很低，因此导致层序内的高位体系域多以细碎屑沉积为主，大型河流三角洲沉积基本不发育。 上古生界沉积环境演化过程总的是由陆表浅海逐渐变为陆相的河流—三角洲，海平面升降和海水进退控制了区内主要的沉积体系和沉积相类型。晚石炭世Csq1—Csq5层序以碎屑海岸障壁—泻湖和碳酸盐缓坡沉积体系为主；早二叠世早期Psq1—Psq5层序以碳酸盐缓坡沉积体系为主，早二叠世晚期Psq6—Psq8层序以半咸水盆地河流、河流三角洲沉积体系为主；中二叠世Psq9—Psq12为陆相冲积扇、河流、湖泊三角洲沉积体系。受海平面升降变化控制，区内沉积体系和沉积相的分布具有明显的分带性，北部靠近源区以冲积扇或河流及三角洲沉积为主，向盆地方向以湖泊或海岸障壁-泻湖、碳酸盐缓坡沉积为主。中二叠世北部源区发生构造抬升，当时古气候逐渐干燥，成煤环境结束，沉积物以陆相河流、湖泊三角洲占优势。 根据深盆气成藏理论和前人的研究成果，分析了深盆气藏的分布类型，认为鄂尔多斯盆地深盆气藏属于盆地斜坡成藏类型；认为深盆气的源岩以煤、炭质泥岩、暗色泥岩和碳酸盐岩为主；北部气水倒置、东部露头区有天然气逸出；气藏具有多重压力系统；成藏机理主要是气体动态的运移与聚集，稳定的构造背景有利于气藏的大面积保存。深盆气藏储层为上古生界低孔低渗的致密砂岩和碳酸盐岩储层，储层的物性主要受沉积相、岩石成分和成岩作用的影响；碎屑岩的储集性以有次生溶蚀孔隙和微裂隙发育的各种水道砂岩物性最好，碳酸盐岩以中坡相有微裂隙和粒内溶孔发育物性最好。全文最后在研究区内预测了3个有利成藏部位:乌审旗区块为最有利成藏区，榆林一子洲镇川堡区块为有利成藏区，伊金霍洛旗一盟5井区块为较有利成藏区。