根据岩石类型（包括岩性、颜色、结构特征等）、各种沉积构造、生物化石组合、剖面结构及特征矿物等特征，研究区内晚泥盆世—石炭纪地层的沉积相大致可归纳为下面一些主要代表性沉积相类型（图6-19、图6-20、图6-21、图6-22、图6-23）。
1.冲积扇相（AF）
冲积扇相主要见于阿木尼克组，由一套巨厚的紫红、褐红色砾岩组成，夹粗砂岩和钙质粉砂岩，发育平行层里、偶见楔状交错层理，沉积厚度不大，含陆相植物和鱼类。自下而上粒度由粗变细，为正粒序沉积旋回。
2.山麓—河湖相（Pi—FI—La）
主要见于牦牛山组、老君山群，阿木尼克组和沙流水群。岩石类型为紫红、灰紫、灰绿色砾岩、含砾砂岩、石英长石砂岩。波痕、交错层理、龟裂构造发育。含陆相植物化石和胴甲鱼类。
3.海陆交互相（LS—VC）
海陆交互相沉积在柴达木盆地及周边地区十分发育。自晚泥盆世开始，到晚石炭世均有见及。集中分布在柴达木盆地北部，主要见于牦牛山组、哈尔扎组、羊虎沟群、太原群及克鲁克组下部。
阿木尼克山地区的牦牛山组主要为杂色砂岩、灰、深灰色板岩、钙质粉砂岩、砂质灰岩，夹玄武岩、辉石安山岩和中酸性火山岩。含植物（Leptophloeum rhombicum，Sublepidondendron，Lepidodendropsis）和珊瑚（Cladopora）。表现出海陆交互相沉积特征。
图6-19 柴达木盆地及周边地区晚泥盆世构造岩相古地理图
图6-20 柴达木盆地及周边地区早石炭世早期构造岩相古地理图
图6-21 柴达木盆地及周边地区早石炭世晚期构造岩相古地理图
图6-22 柴达木盆地及周边地区晚石炭世早期构造岩相古地理图
图6-23 柴达木盆地及周边地区晚石炭世晚期构造岩相古地理图
哈尔扎组位于祁漫塔格东段北坡，岩性为砂泥质板岩、泥质粉砂岩、钙质粉砂岩，夹英安质晶屑凝灰岩、凝灰熔岩、砂质灰岩。含植物（Leptophloeum rhombicum，Sublepidondendron）和珊瑚、腕足类等海相化石。
羊虎沟群和太原群均为祁连山地区上石炭统沉积，两者岩性基本相似，为灰岩、碳质页岩、石英砂岩、粉砂岩不均匀互层，夹煤层、菱铁矿结核。颜色为灰、深灰色，含植物（Cordaites，Stigmaria，Lepidodendron，Linopteris）及珊瑚、腕足类等。
柴达木盆地北缘的海陆交互相沉积见于克鲁克组下部层位，岩性为灰、灰黑色粉砂质页岩、粉砂质泥灰岩、碳质页岩、粉砂岩夹叠锥灰岩、煤线及菱铁矿结核，含腕足类和大量植物碎片。
4.滨岸浅滩相（Li—PF）
主要见于穿山沟组下部和五龙沟组下部层位及大冰沟组，怀头他拉组下部以及克鲁克组中上部、扎布萨尕秀组。主要发育生物灰岩、生物碎屑灰岩、鲕状灰岩为主，夹砂质、粉砂质页岩及石英砾岩，呈浅灰—灰白及紫红—灰绿色。碎屑岩分选和磨圆度较好，具交错层理和不对称波痕，表明水动力能量较高。
5.开阔台地或浅海相（OP或Sm）
该沉积相主要为一套碳酸盐岩沉积，在柴达木盆地南、北缘及盆地内部分布十分广泛，包括城墙沟组、穿山沟组、怀头他拉组、大干沟组、缔敖苏组、扎布萨尕秀组和四角羊沟组、益哇组、略阳组、岷河群、尕海群及杂多群和加麦农群中的碳酸盐岩沉积。
该沉积位于碳酸盐台地上的平缓广阔地带，岩石颜色多为浅灰—灰—深灰色，主要为各种成分灰岩、生物碎屑灰岩、硅质灰岩、夹少量碎屑岩。灰岩中含生物碎屑、鲕粒、核形石及砾屑等。生物群十分繁盛，包括腕足类、珊瑚、有孔虫、海百合茎、藻类等。
6.局限台地相（RP）
见于穿山沟组上部和五龙沟组上部层位。为碳酸盐台地上局部相对闭塞的地带，水体相对较深，水动力能量较低，岩性色调为灰—灰白色，以碳酸盐岩为主，含生物碎屑、硅质，夹白云岩，具水平层理。由于环境较为封闭，生物分异度低，丰度高，灰岩中有机质丰富，有利于生烃。
7.内陆架（浅水陆棚）相（Shi）
见于益哇组，相当于台地以外的浅海区。岩石颜色较深，多为黑、深灰色，以碳酸盐岩和细碎屑岩为主，含燧石条带、泥质、砂质，夹砂质页岩、泥质粉砂岩、泥岩。含珊瑚和腕足类。
8.外陆架（深水陆棚）相（Sho）
见于土尔根大坂群和中务农山群。其主要特征是石炭系碳酸盐岩、碎屑岩和火山岩交替沉积，沉积厚度大，达数百米到数千米，区域变质深，火山岩发育。生物群除珊瑚、腕足类、
9.潟湖潮坪相（Lg）
主要见于大冰沟组和党河南山组。岩性为粉砂岩、长石石英砂岩、含砂白云岩及石膏和薄煤层，其中以富含石膏和白云岩为主要特征。颜色为深灰、灰绿、紫红色为主。含珊瑚、腕足类及植物碎片。此外，在中南祁连山上石炭统下部层位亦有潟湖相沉积。
10.深海—次深海相（DS—Ba）
集中见于巴颜喀拉地层区西金乌兰群，岩性为一套碎屑岩、碳酸盐岩和火山岩，砂岩中发育槽模、沟模及粒序层理、包卷层理和水平层理，构成鲍玛序列。含牙形类和放射虫等化石，属深海、半深海浊流沉积。而在浅滩或边岸滩的波浪地带形成碳酸盐岩沉积，含腕足类、双壳类和腹足类等。