本论文来源于“十三五”国家重大专项子课题《塔里木盆地奥陶系-寒武系有效烃源岩地球化学特征及油气源对比研究》。塔里木盆地下古生界海相碳酸盐岩优质烃源岩的发育和分布始终是制约塔里木盆地油气勘探的关键和难点问题。本文通过研究下古生界海相碳酸盐岩形成环境,揭示塔里木盆地寒武-奥陶系海相碳酸盐岩烃源岩发育的控制因素,以期为寻找高有机质丰度的烃源岩提供理论依据。塔东地区从早寒武世到中寒武世,水体环境由氧化向还原转化,上寒武统突尔沙克塔格组沉积时期水体氧化还原环境较为动荡,变化频繁;早奥陶世黑土凹组沉积时期海水处于相对还原的环境,而中晚奥陶世杂土坡组和却尔却克组沉积时期,海水则相对富氧。由于塔中地区处于台地相,水体较浅,因此塔中地区奥陶纪海洋底部水体整体为偏氧化的环境。塔东寒武-奥陶系岩石的营养元素参数揭示:早寒武世西山布拉克组沉积时期海洋初级生产力相对较低,中上寒武统-中上奥陶统沉积时期,营养元素含量增加,可能是上升流携带大量营养物质导致水生生物勃发;中晚奥陶世,海洋营养元素含量明显降低,对应的海洋初级生产力也随之降低。碳同位素结果表明,肖尔布拉克剖面和塔东2井岩心剖面下-中寒武系界限存在具有全球地球化学事件的δ¹³C值负漂。而这次δ¹³C值负漂移现象可能是缺氧水体上涌导致的,缺氧且富¹²C海水上涌导致沉积的碳酸盐岩具有较低的δ¹³C值,造成δ¹³C负漂。塔东地区中上寒武统-中上奥陶统沉积时期,水体缺氧,该时期上涌洋流将海底营养盐携带至沿岸带或大洋表层,从而促使了表层水中生物勃发,使得该时期沉积物富含有机质。而下寒武统玉尔土斯组沉积时期,海底热液活导致的大套硅质岩对有机质富集造成了较大的稀释作用,使得玉尔土斯组下段硅质岩的TOC值较低,而中上部高的古生产力和贫氧环境是有机质的富集控制因素,因此中上部的岩层为好的烃源岩层段。