全区
巴楚组C1b
76~235
双峰灰岩段C1b3：黄灰、浅灰色泥晶灰岩夹灰色泥岩，有时下峰灰岩含石膏或全为石膏，或下峰为泥岩变为单峰，本段一般12~20m，最薄7m，最厚25.5m，塔指称“标准灰岩”。
下泥岩段C1b2：灰、棕褐色泥岩、粉砂质泥岩，一般40~70m，西南角（S98、S10）为潮上泻湖盐岩，泥岩，后期塑变增厚至150~260m。
泥膏岩段：白色、灰白色膏岩，浅灰色泥质石膏及少量盐岩与绿灰色、棕褐色泥岩互层。由南向北厚度增大，宏观上具褐、绿色泥岩条带，有条带组之称。
湖泊相体系的滨岸盐湖，浅、半深湖相。
全区
下
第
三
系
苏维依组E3s
349
褐色泥岩段：褐色、棕褐色泥岩、粉砂质泥岩与棕灰、褐灰、浅灰色粉砂岩不等厚互层，夹膏质泥岩，泥质膏岩及细砂岩。
泥灰岩段C1b1：灰、深灰、暗紫色灰质泥岩，灰质粉砂岩与褐灰、灰、深灰色泥质灰岩不等厚互层。本组厚度0~150m，一般20~60m。分布于本区西、南，西侧近C1b1尖灭线多冲积相河道杂砾岩，成份复杂，以远源变质岩砾为主；东南侧少此砾岩，而见近源灰质砾岩（灰质角砾、燧石角砾），塔指称“角砾岩段”，以中、高伽玛岩屑砂岩与下伏D3d低伽玛石英砂岩区别。
下部：灰色细砾岩屑石英砂岩，长石砂岩夹深灰色泥岩、泥质粉砂岩。
三套由粗至细沉积，每旋回下部为辫状河三角洲砂、砂砾相，上部为浅-半深湖暗色泥岩相，部分为滨湖沼泽杂色泥岩相。
全区
阿克库勒组T2a
176~298
自下而上为二个由粗→细的旋回组成，旋回下部为砂砾岩、含砾砂岩、细一中砂岩夹薄层深灰色泥岩，旋回上部为深灰、灰黑色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩夹薄层细砂岩。
河流相为主局部三角州相
全区
康村组N1k
650~1089
棕、棕褐、褐棕色泥岩、粉砂质泥岩与棕灰、浅灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩略等厚-不等厚互层，以泥岩为主，下部砂层增多。
河流~湖泊相局部三角州相
全区
吉迪克组N1j
300~857
蓝灰色泥岩段：蓝灰、灰棕、棕褐色泥岩，粉砂质泥岩与棕灰、浅灰色粉砂岩、泥质粉砂岩略等厚-不等厚互层，底部夹含膏泥岩；
底砂岩段：灰褐色砾质中砂岩、细砾岩（燕山运动末期，盆地上升受剥蚀，区域下降接受粗碎屑沉积，有的水体深，沉积灰质砾岩，甚至云质灰岩，电性特殊，深感应电阻200Ω.m超格起伏跳跃，高达2000Ω.m，为区域电性标志层）。
三角洲平原-洪泛平原
全区
中
生
界
白
垩
系
巴什基奇克组K1bs
675
砂岩夹泥岩段：灰棕色、棕红色砾质中砂岩、含砾细砂岩为主，夹细砂岩、中砂岩、灰褐色细砾岩及红棕色粉砂质泥岩。
深浅海陆棚相
南部
一间房组O2yj
110
上段：为泥微晶灰岩段，灰、深灰色中-厚层状含生物屑泥微晶灰岩，含燧石条带、团块。
中段：灰、深灰色厚层、块状泥微晶生物灰岩、生屑灰岩，偶夹中薄层鸟眼泥晶灰岩、微晶砂屑、鲕粒灰岩。及燧石薄层、条带与团块。（2~3个大的由台缘生屑滩向上变为障积丘状生物礁沉积序列）。
下段：浅灰深灰色中厚层状亮晶砂屑灰岩、含生屑亮晶砂屑灰岩，间夹薄层、条带状含鸟眼示底构造的藻屑泥晶灰岩。
砾岩段：块状杂色中砾岩夹薄层棕红色粉砂质泥岩。
全区
卡普
沙良
群
巴西盖组K1b
44.5
棕红、褐棕色含砾中、细砂岩为主夹褐灰色细砂岩。
亚格列木组发育扇形三角洲、辫状河三角洲-湖泊沉积
全区
舒善河组K1s
450
褐棕、绿灰、褐色、棕褐色泥岩、粉砂质泥岩为主与浅棕灰、浅绿灰色泥质粉砂岩、灰质粉砂岩，中、细砂岩互层。
滨岸砂坝、障壁沙坝、水下扇及砂砾滩相
南部
克兹尔塔格D1-2k
0~227
棕红、红棕色细粒岩屑石英砂岩、石英砂岩夹紫红色粉砂岩。
滨海-陆相
南缘
志留系
依木干它乌组S1-2y
0~390
上砂岩段：以紫红、红、浅灰色细砂岩为主，夹紫红色泥质粉砂岩。
红泥岩段：紫红色泥岩为主，夹组S1t
台地浅滩相，发育2套建滩-造礁沉积序列，每个序列分两部分，下部建滩序列岩石组合为砂/砾屑灰岩、藻鲕灰岩、丰富底栖生物；上部造礁序列岩石组合为海绵礁灰岩、生物架灰岩，有的不发育造礁序列，仅有建滩序列。
南部
鹰山组O1-2y
730
上段：浅灰、黄灰色生屑泥微晶灰岩与泥微晶灰岩、泥微晶砂屑灰岩、砂屑泥微晶灰岩略等厚互层，该段发育斑状构造（白云化斑块）。
台地浅滩-滩间局部建藻礁或藻丘，为奥陶系最后的碳酸岩台地沉积。
南部
恰尔巴克组O3q
0~25
上段：棕红色泥岩、瘤状灰岩，瘤体为泥微晶灰岩，其间为灰绿、紫红色泥质或粉砂质条纹、条带。上部伽玛突升与上伏O3l底部低伽玛微晶或重结晶形成极明显幅差。
下段：为暗棕色灰质泥岩夹浅灰色泥质灰岩，含丰富介壳（毫米级、絮状分布），底部多见海绿石。其底部含泥质纹层泥微晶灰岩，自然伽玛多有指状尖峰与下伏O2yj顶部区别。
0~172
下砂岩段：灰、灰黑、灰红、灰紫等杂色中~细粒长石岩屑砂岩，含沥青质岩屑砂岩夹浅灰色粉砂岩、灰绿色泥岩。本段测井表现为高自然伽玛120~150API，又称“高伽玛砂岩”，“沥青质砂岩”。
潮间混合坪、砂坪相为主
南缘
柯坪塔格组S1k
0~222
上段：棕褐色泥岩与粉砂质泥岩略等厚互层。
下段：灰色中粒岩屑砂岩、中粒长石岩屑砂岩、灰色粉砂岩、泥质粉砂岩与深灰色泥、粉砂质泥不等厚互层。本组自然伽玛平直呈细齿间粗齿状起伏50~90API，灰绿色调砂岩多，以细砂为主含碳屑，区别于高伽玛120API，灰色调、灰质泥岩为主的桑塔木组。
双峰灰岩段、泥灰岩段海浸浅海相干旱条件、弱蒸发环境的灰泥坪沉积；下泥岩段为海退期高潮线附近及其以上地区泥坪沉积；本组经过两次海浸期沉积，沉积物颗粒细，为干旱浅海相~海陆相交互相弱蒸发、弱还原产灰泥坪、泥坪沉积。
全区
泥盆系
东河塘组D3d
0~134
灰、灰白色细粒石英砂岩与绿灰、棕褐、深灰色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、灰质泥岩不等厚互层。
下段：浅灰、黄灰色泥微晶灰岩、泥微晶砂屑灰岩、含云质泥微晶灰岩、砂屑灰岩为主，夹浅褐色白云岩、含灰质白云岩、云质灰岩薄层。该段局部发育微波状层理微细水平层理。
本组顶部为含藻鲕泥微晶灰岩，多含硅化团块，与O2yj底以含藻鲕砂屑灰岩为主要区别。
开阔台地相台内浅滩间海沉积
全区
蓬莱坝组O1p
376
岩性中上部为浅灰白、浅黄灰色泥微晶灰岩、泥微晶砂屑灰岩、含云质泥微晶灰岩、云质泥微晶砂屑灰岩与浅灰、浅褐灰色微一细晶白云岩、灰质微晶白云岩不等厚—略等厚互层；下部为浅灰白色泥微晶灰岩与浅黄灰色泥微晶砂屑灰岩略等厚互层。岩性为浅灰、浅褐灰色厚层粉一细晶白云岩夹浅灰白、浅黄灰色泥微晶砂屑灰岩薄层及硅质条带。
潮坪沉积，主要为潮下-潮上。发育两藻席沉积序列。见潮夕层理，小型交错层理。
全区
寒武系
下丘里塔格群∈3ql
300
浅绿灰色、浅灰色鲕粒、粒屑硅质岩和灰白色硅质鲕粒灰岩、灰白、浅灰色细晶、中晶白云岩。
全区
阿瓦塔格组∈2a
200
灰红、紫红、灰色白云岩、泥质白云岩夹膏质泥岩。
沙依里格组∈2s
80
绿灰色白云质泥粉晶灰岩，浅棕、兰灰、灰白色泥云岩、泥粉晶白云岩。
吾松格尔组∈2w
100
灰、浅灰色微晶粉晶白云岩，含燧石结核/
肖尔布拉克∈3x
300
深灰-黑灰色泥晶灰岩夹灰色泥质条带灰岩。
玉尔吐斯组∈3y
20
灰绿色含磷硅质岩，黑色页岩（未揭）
近岸潮坪相
南部
奥
陶
系
桑塔木组O3s
0~600
上段：灰绿色、暗棕色粉砂质泥岩夹白云质泥岩或灰质泥岩，局部生屑灰岩及鲕粒灰岩。
下段：灰色泥晶灰岩与粉砂质泥岩互层。
本组从北往南厚度增加，至LN46可见3个旋回，厚600m，每旋回下部灰岩透镜体或不规则薄层厚度增大（单层达10m），上部灰岩夹层厚度、层数减少。
台缘斜坡相，碳酸岩塌积序列，常见滑动、底冲刷构造。
南部
良里塔格组O3l
0~200
灰、灰白色藻灰岩、藻砾屑灰岩、生屑灰岩、微晶灰岩，灰岩多重结晶，含灰绿色泥质条纹。本组顶部为低伽玛重结晶灰岩，O3s底为高伽玛灰黑色钙泥质粉砂岩夹砂屑灰岩，本界面是奥陶系重要沉积转换面，从桑塔木开始海浸淹没晚奥陶系碳酸岩台地，从此塔盆向前陆盆地转化。
天山南塔河油田地层简表
地层
厚度m
特征
沉积相
分布
界
系
代号
新
生
界
第四系Q
398
灰色、杂色砾石层与黄灰色砂岩层，含砂砾粘土层不等厚互层。
洪泛平原-湖泊相
全区
上
第
三
系
西域组N2x
200~565
深灰色砾岩层。
全区
库车组N2k
2700
泥岩夹砂岩段：黄灰色泥岩，砂质泥岩为主与砾岩不等到厚互层；
砂岩夹泥岩段：棕灰色泥岩、粉砂质泥岩与浅灰、棕灰色砾岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩略等厚-不等厚互层。
开阔海、浅海台地相
东南
卡拉沙依组C1k1
370~570
砂泥岩段：灰、棕、褐色泥岩与灰白色砂岩、粉砂岩呈薄互层（上部分布砾岩）。是本区重要含油气层。自上而下分Ⅰ~Ⅳ砂组。
上泥岩段：深灰、灰色泥岩、粉砂质泥岩夹灰色泥岩、泥灰岩薄层。本组由南向北减薄。
上砂泥岩段以潮坪沉积为主，上部为扇三角洲相。下泥岩段为一套潮上带泥坪沉积。
底砂岩段：灰褐色细砂岩为主，含砾中细砂岩、细砾砂岩夹棕褐、褐棕色泥岩。
本组底部扇缘沙坪砂体为极佳储层，是羊塔克、大涝坝、丘里等油气田主产层。
在北部发育扇缘沙坪-间隙性盐湖沉积，南部为辫状三角洲-滨湖浅湖沉积。