鄂尔多斯盆地寒武系碳酸盐岩勘探的难题在于深埋条件下有利相带的准确预测。本文基于野外露头观察, 结合显微镜下薄片分析, 以鄂尔多斯盆地西部为例, 研究了其微相类型、微相组合及相对海平面控制下的沉积环境演化规律。结果表明: 盆地西部中上寒武统可识别出13类微相: 泥质灰岩微相、泥晶灰岩微相、生屑粒泥灰岩微相、生屑泥粒灰岩生屑泥粒灰岩微相、竹叶状灰岩竹叶状灰岩竹叶状灰岩微相、鲕粒颗粒灰岩微相、亮晶砂屑颗粒灰岩微相、亮晶砂屑生屑颗粒灰岩微相、泥粉晶白云岩微相、细中晶白云岩微相、泥质白云岩微相、泥岩微相和页岩微相。依据微相时空分布关系, 该套碳酸盐岩具有7种微相组合类型, 分别代表局限台地泥云坪(MA1)、云坪(MA2)、开阔台地台内滩(MA3)、滩间海(MA4)、台地边缘滩(MA5)、上斜坡(MA6)、下斜坡相带(MA7)。根据微相组合, 研究区中上寒武统在纵向上从下往上主要发育MA5、MA6、MA7、MA3、MA4、MA1、MA2微相组合, 反映台地边缘滩、上斜坡、下斜坡、开阔台地台内滩、滩间海、局限台地泥云坪、云坪相带, 反映沉积环境在纵向上变得更局限, 水体深度变得更浅; 横向上, 从西向东, 为斜坡-台地边缘-开阔台地-局限台地沉积环境的转变, 由深水向浅水变化, 水体能量逐渐升高。微相所揭示的沉积环境变化受到相对海平面升降和构造运动的共同控制: 张夏组沉积期主要受到海平面变化控制, 以海平面上升为特点; 而三山子组沉积期受到海平面变化和构造运动共同控制, 盆地西南部构造隆升逐渐加强, 使得相对海平面显著下降, 形成自下而上为斜坡-台地边缘-开阔台地-局限台地的沉积环境变化规律。