鄂尔多斯盆地近期于奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩体系内新发现工业性天然气藏,但受限于对其成藏关键要素与富集控制规律的系统性认识不足,天然气相关勘探工作始终未取得实质性突破。为此,综合运用地质、地震与地球化学等资料,在分析奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩体系沉积分布及生储盖组合发育特征的基础上,明确了该体系的天然气成藏主控因素与成藏模式建立了“双源供烃、侧向运移与断裂疏导”天然气成藏模式,并对中奥陶统马家沟组四段(马四段)和马家沟组三段(马三段)的天然气勘探潜力及有利目标区进行评价。研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆地中东部奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩体系内发育多套生储盖组合,马三段、马一段的海相烃源岩,同马二段—马五₇亚段的滩、丘体白云岩储层配置良好,同时马五段、马三段、马一段广泛分布的膏盐岩沉积构成优质封盖系统,三者共同形成了时空匹配的复合式天然气成藏单元;(2)奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩体系共发育“上生下储”型、“石膏岩封盖自生自储”型和“盐岩封盖自生自储”型3类生储盖组合类型;(3)断裂及伴生的裂缝系统是盐间烃类运移的核心疏导通道,局部构造、断裂与白云岩储层空间叠合,孕育出天然气高产富集的构造-岩性圈闭气藏。结论认为,鄂尔多斯盆地碳酸盐岩-膏盐岩含气系统勘探前景广阔,其中米脂—神木一带的马四段是盐间最为现实的天然气勘探目标;榆林—横山一带的马三段具备良好的天然气成藏条件,是未来天然气勘探的有利区带。