鄂尔多斯盆地西南部位于华北板块西南部、秦岭-祁连构造带之北,经历了加里东运动、燕山运动和喜山运动等多期次构造运动改造后,地质构造特征较为复杂。在多期次的构造运动中,加里东构造运动对下古生界尤其是奥陶系海相碳酸盐岩的油气地质条件的改造及影响程度如何,成为近年来鄂尔多斯盆地海相油气勘探的热点问题。本文以晚加里东期构造运动为研究主线,结合盆地西南部野外露头和盆地内部的地震剖面、钻井及测井等资料,对盆地西南部晚加里东期构造运动的表现形式——不整合类型、构造变形特征和地质响应进行时空对比研究,进而探讨了晚加里东期构造运动对天然气成藏的影响。鄂尔多斯盆地西南部地区加里东期不整合面类型分析表明,从盆地边缘向盆地内部上、下古生界间接触关系由高角度不整合转变为低角度不整合,再过渡到平行不整合,表明晚加里东期的构造活动强度向盆地内部逐渐减弱。根据晚加里东期不整合界面上、下残存地层的分布特征,编绘了鄂尔多斯盆地前石炭系和后奥陶系地质图,可推测该期构造运动造成盆地西南部不同地区的差异抬升剥蚀。中央古隆起区和伊盟古隆起区是抬升剥蚀最强烈的地区,盆地中东部地区整体抬升剥蚀较强,盆地南部地区差异抬升剥蚀强烈,盆地西缘中部地区抬升剥蚀最弱。鄂尔多斯盆地西南部地区野外露头和盆内地震剖面构造解析表明:晚加里东期构造变形在不同地区表现形式不同。盆地南部发育叠瓦状逆冲推覆构造,并由此伴生多种样式的褶皱构造;在西部主要表现为上奥陶统的简单褶皱变形;地震剖面表现为奥陶系顶部由盆地边缘向内部逐渐削截、尖灭。鄂尔多斯盆地西南部露头和钻井奥陶系多个层段普遍含有凝灰岩夹层,通过测井曲线对马家沟组马五14底部标志层凝灰岩进行识别和厚度统计分析,其厚度最大可达1.2m,且具有从西南部向北部减薄的特征,与野外露头凝灰岩累计厚度分布趋势一致。对盆地西南部钻井和野外露头奥陶系典型凝灰岩进行锆石U-Pb测年,其年龄为晚奥陶世末(444～449Ma),地球化学分析显示其源岩均来自火山岛弧环境。同时盆地西南部发育的重力流、牵引流和滑塌堆积等事件沉积是对晚加里东期秦岭-祁连洋向北俯冲的地质响应。鄂尔多斯盆地西南部晚加里东期构造运动对天然气成藏具有重要影响。该运动形成的区域性风化壳,除了在盆地中部靖边气田形成奥陶系风化壳储层外,在盆地南部宜川-黄龙地区也发育风化壳储层,进而形成风化壳型气藏;盆地西缘中部地区受加里东构造运动影响形成岩溶缝洞性储集体,可形成岩溶缝洞体圈闭气藏。