下寒武统牛蹄塘组页岩是中上扬子地区重要的烃源岩。目前，对中上扬子地区下寒武统牛蹄塘组层序地层划分和层序地层格架建立等方面还存在较大分歧，尤其针对牛蹄塘组页岩的层序地层学研究相对较少。综合利用野外露头、钻井岩心、常规和能谱测井以及地球化学参数，对鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩的层序地层格架及沉积演化进行了系统分析。研究表明，鄂西地区牛蹄塘组页岩可识别出2个三级层序，其中牛蹄塘组一段(牛一段)和牛蹄塘组二段(牛二段)分别为1个三级层序，均由海侵体系域(TST)和高位体系域(HST)组成。以体系域为单元，通过层序地层对比，分析了牛蹄塘组页岩沉积时的沉积环境演变与海平面变化，提出了早寒武世海平面变化的4个阶段，即波动上升期、波动下降期、快速上升期和逐步下降期，最后提出了系统的牛蹄塘组页岩沉积演化模式，为进一步开展中上扬子地区页岩气勘探的有利储集层评价及预测提供理论依据。