鄂尔多斯盆地经历了多期构造运动的改造,其构造体系以及沉积类型等较为复杂,其中马家沟组发育分布广泛、厚度较大的碳酸盐岩,白云岩化普遍,膏岩层分布面积大,具备较好地成藏条件。盆地东南部的奥陶系马家沟组碳酸盐岩地层受秦祁海槽、贺兰拗拉谷和古隆起的影响较为显著,但是由于勘探程度较低,该地区沉积微相特征以及沉积模式等问题存在较大的争论,因此针对鄂尔多斯盆地东南部马家沟组沉积体系的进一步研究具有较为重要的意义。本次研究以沉积学理论为指导,通过野外岩心观察,测井资料分析,岩石薄片偏光显微镜下观察,常量元素与微量元素分析等方法,建立起研究区层序地层格架,明确研究区沉积体系,沉积微相组合,沉积环境演化以及沉积相模式,并得出以下结论:(1)通过偏光显微镜镜下观察分析以及野外岩心观察可知,研究区岩石学类型主要包括:泥质灰岩,含泥质云岩,云质膏岩,膏质泥云岩,含膏质泥云岩,颗粒云岩,泥质云岩,泥质灰云岩,泥质灰岩等碳酸盐岩类型。且不同地区不同层位岩性差别较为明显,东部马5₄与马5₃小层主要岩性为泥质云岩,泥质灰云岩,等指示沉积环境为潮间带的碳酸盐岩类型,马5₂与马5₁小层,开始出现泥质云岩说明水体逐渐变浅;研究区中部岩性主要为云质膏岩,膏质泥云岩,含膏质泥云岩等反应蒸发环境的岩性;研究区西部马5₄与马5₃小层发育泥质灰岩,含泥质云岩,并可见水平层理发育,表明沉积水体较深,碳酸盐岩颜色较深,说明沉积环境偏还原,马5₂与马5₁小层发育含膏质云岩,颜色变浅,表明水体变浅,沉积环境逐渐向蒸发环境转变。(2)结合岩心观察及测井分析结果表明研究区存在泻湖,含膏质云坪,泥质云坪,膏盐洼地,膏质云坪,潮道,等微相;单井以及连井剖面层序对比表明研究区马5₁-马5₄经历了一次海进和三次海退,马5₄时期,潮汐水道连接开阔海与泻湖,发育泻湖,潮上带以及潮间带亚相,马5₃时期,潮上带范围扩大,由于潮汐水道的缩减,泻湖与开阔海之间水体交换率降低,马5₂及马5₁时期,由于海退的进一步进行,潮汐水道消失,正常泻湖转变为蒸发泻湖,潮上带范围进一步扩大,并发育较多膏质云岩等典型指示蒸发环境的碳酸盐岩类型。(3)研究区沉积环境主要为潮上蒸发环境,白云岩主要类型为泥晶白云岩,有序度主要集中在0.52-0.7,属于低有序度范围,Sr/Ba值远远大于1,表明沉积环境为咸水环境,由研究区白云岩沉积特征,沉积环境,结合白云岩有序度测试,以及微量元素特征等表明,研究区白云岩形成期次为准同生期,成因机制为蒸发泵吸即萨布哈成因模式。受多期构造变动和成岩环境改变的影响,使得该地区成岩作用类型多样,成岩演化较为复杂,可分为7种成岩类型,通过研究区沉积微相特征,结合研究区成岩作用特征表明,研究区主力储集空间为石膏铸模孔,裂缝,缝合线等后期构造可以为油气储集提供有利的运移通道。(4)研究区目的层段储层类型可分为4类,其中I类储层岩性为溶洞型白云岩,II类为石膏铸模孔白云岩,III类为角砾白云岩及微裂隙泥晶白云岩,IV类为泥晶白云岩,不具有储层意义。其中马五1亚段和马五2亚段物性相对较好,孔隙度最高平均可达6.04%,渗透率平均值可达0.42md,但是I类及II类储层分布较少,主要为III类低孔低渗型储层;马5₃亚段和马5₄亚段发育岩性主要为泥云岩以及泥粉晶白云岩,受后期成岩改造影响较小,岩性较为致密,物性较差,属于IV类储层。