鄂尔多斯盆地寒武系—奥陶系古老碳酸盐岩储层是天然气勘探的重要接替领域,近期在该套地层中发现了固体沥青,研究固体沥青特征及成因可以更准确地认识油气成藏的过程。为此,运用岩心、显微镜、扫描电镜观察,结合激光拉曼、X射线能谱以及饱和烃色谱—质谱等分析测试手段,分析了固体沥青的形态、元素组成、成熟度以及生物标志化合物等特征,研究了固体沥青成因类型以及演化过程,并探讨了不同成因固体沥青的分布及其油气地质意义。研究结果表明:(1)寒武系—奥陶系碳酸盐岩储层固体沥青热演化程度普遍较高,充填在裂缝、缝合线以及晶间孔隙中,且方解石脉体中发育沥青包裹体;(2)沥青成因类型以热化学蚀变(TCA)成因为主,并发育硫酸盐热化学还原作用(TSR)成因以及气侵脱沥青成因沥青,TSR和TCA形成的沥青反射率高,热演化程度较高,其中TSR形成的沥青S/C较高,而气侵脱沥青形成的沥青反射率低,部分可见气孔;(3) TCA成因沥青在研究区寒武系—奥陶系均有分布;而TSR成因沥青和气侵脱沥青主要分布在盆地中部的马家沟组;(4) TSR成因沥青形成时间早于TCA成因沥青,并形成于原油充注且水溶硫酸盐供给充分的地区,随着地层温度逐渐升高,原油发生裂解形成TCA成因沥青,而气侵脱沥青形成于后期地层抬升过程中天然气侵入导致残留原油发生的脱沥青作用。结论认为,3种不同成因的固体沥青形成机制的差异说明研究区经历了原油充注、裂解生成油型气、蚀变改造等油气成藏演化过程,研究认识对于深层—超深层油气形成演化和成藏潜力分析具有较好的科学意义和应用价值。