本文以鄂尔多斯盆地西缘地区忠6井为研究对象,以多学科理论为指导,充分利用钻井资料,测井电性资料,样品测试及古生物资料,在区域地层划分方案的基础上,阐明忠6井地层划分;在岩石颜色及岩性标志、沉积构造标志、结构及粒度分析、古生物标志和元素地球化学等相标志分析基础之上,对忠6井沉积相类型及沉积环境特征进行研究,明确了忠6井上古生界沉积相类型、特征,探讨忠6井上古生界沉积时空演化规律。忠6井地层上古生界石炭系发育靖远组与羊虎沟组,二叠系发育太原组、山西组、石盒子组与石千峰组。石炭系靖远组与羊虎沟组在研究区西部厚度较大,自西向东地层变化较大,东部受中央古隆起影响,厚度变小,在马基1井和古探1井缺失了石炭系地层;二叠系太原组、山西组、石盒子组厚度起伏逐渐变小,太原组与山西组起伏较大,石盒子组起伏较小。忠6井区自羊虎沟组到山西组泥岩样品Sr/Ba平均值逐渐变小,羊虎沟组沉积水体主要为咸水环境,太原组与山西组为微咸水—淡水环境,且从羊虎沟组到山西组沉积过程中,水体盐度逐渐降低,环境由海相逐渐向陆相演化。样品中Sr/Cu平均值也逐渐降低,反映该时期以温暖湿润气候为主,且从羊虎沟组到山西组沉积过程中,古气候变的越来越湿润;石炭系孢粉化石组合面貌具有很高的分异度,反映气候持续温暖潮湿。自羊虎沟组到山西组泥岩样品V/（V+Ni）平均值逐渐变大,反映总体为氧化—还原至还原的过渡环境,且从羊虎沟组到山西组环境的还原性越来越强。忠6井上古生界从早到晚经历了由海相—海陆过渡相—陆相湖盆的沉积演化。石炭系靖远组与羊虎沟组时期,研究区受海侵作用影响,处于相对浅水的海湾环境,发育海相陆棚沉积,主要为内陆棚与外陆棚亚相;到了二叠系太原组,中央古隆起开始下沉水下,东西海域相连,发育海陆过渡体系的障壁海岸相,主要为潮坪-泻湖-障壁岛亚相,是重要的成煤期。到山西期,海水退出,气候温暖潮湿,发育三角洲沉积体系,主要为三角洲平原和三角洲前缘亚相;下石盒子组发育继承山西组特征,发育三角洲前缘沉积体系;上石盒子组与石千峰组发育湖泊相,主要为浅湖亚相。