塔里木盆地奥陶纪原型盆地最显著的特征为：北部发育克拉通边缘挠曲盆地、主体区为克拉通内挠曲盆地、塔西南边缘克拉通边缘挠曲盆地向前陆盆地的转化。相对于寒武纪，盆地单元的展布格局由南北向展布转向东西向展布。
（一）北部发育克拉通边缘挠曲盆地
西昆仑地区形成于岛弧构造背景的中酸性侵入岩和火山岩，同位素年龄集中在(494～449)Ma（O1—O3），以及库鲁克塔格地区花岗岩类岩体的同位素年龄集中在(490～435)Ma（O1—O3）表明塔里木板块在早奥陶世发生了构造反转，即由寒武纪伸展拉张转向挤压敛合，在塔里木地块北部开始发育克拉通边缘挠曲盆地。
兴地断裂仍然是克拉通边缘坳陷挠曲盆地与塔北被动大陆边缘盆地的边界。其北侧在早奥陶世具有岸外海台性质，发育巨厚的开阔台地—陆架沉积；至中奥陶世发育厚110m的非常稳定的浅海碳酸盐台地沉积。随着南天山洋盆的扩展，塔北被动大陆边缘逐渐发育成熟，宽度增大。北天山洋盆的消减，加快了南天山洋盆的扩展，这与南天山洋盆处于中天山岛弧之后，弧后扩展作用有关。
从中奥陶世一间房组构造古地理图可看出，塔里木盆地在基底隆起的基础上，组建早、中奥陶世的碳酸盐台地。塔北与塔中之间上奥陶统具相反方向的前积，均有台缘斜坡和陆架边缘斜坡，具较强的冲刷、侵蚀和明显的浊积水道切割和充填体，可反馈满参1井以西为阿瓦提-满加尔隆间坳陷盆地的中心部位，向西其沉积物应与柯坪中、上奥陶统相当，属塔里木陆块西部大陆边缘沉积。
（二）主体区为克拉通内挠曲盆地
早奥陶世盆地格局基本继承了寒武纪的面貌（图2-2-4、图2-2-5）。北昆仑洋开始消减，其北侧的塔西南被动大陆边缘仍发育，与盆地东南缘相邻的祁漫塔格一带形成半深海—深海海槽。南天山洋盆继续发育，东部洋壳开始俯冲。盆地内部台缘斜坡变宽；塔西克拉通内坳陷沉积厚度增大；塔东克拉通边缘坳陷仍为欠补偿坳陷。
早奥陶世末的构造运动在盆地内部表现明显。其成因可能与北昆仑洋、阿尔金洋、北天山洋开始俯冲有关。伴随该期运动，盆地内形成了塔中、玛南与和田三个雁列状的隆起或低凸起（塔北隆起也初具隆起显示）。塔中地区塔中12、塔中162、塔参1等井揭穿上奥陶统而进入下奥陶统，中间缺失中奥陶统大坪阶、达瑞威尔阶和上奥陶统艾家山阶下部，确证了上、下奥陶统之间存在不整合。张师本和卢辉楠（2000）对玛扎塔克地区奥陶系的研究也表明中奥陶统砂屑灰岩段与上奥陶统鲕粒灰岩段之间有一个不整合面，其间缺失中奥陶世晚期至晚奥陶世早期地层（五个化石带）。在满加尔坳陷盆地相区，中、上奥陶统与下奥陶统灰岩之间存在明显的底超关系，证明早奥陶世末存在构造运动。这表明早奥陶世末期、中奥陶世末期与晚奥陶世末期都有地壳抬升作用，且强度愈来愈大。
中奥陶世盆地格局发生了较大变化（图2-2-6）。缘于北昆仑洋的消减与阿尔金沟-弧-盆体系的消亡，挤压的发生直接导致了克拉通内挠曲盆地的形成，并导致了阿尔金北缘地区与罗布泊地区褶皱隆起，成为满加尔坳陷的重要物源，例如导致大型海底扇沉积体系的出现；另一方面，沿阿尔金带的聚敛活动，可能具有左行扭动性质，民丰北断裂等发生走滑冲断活动，导致塔中、玛南低凸起的继续发育，此外，也导致了古城鼻隆开始形成，上述3个NWW向凸起呈雁列展布，增加了盆地内部地形起伏程度。克拉通内挠曲盆地的形成具体变化还表现在台缘斜坡变窄，且向西大幅度迁移100km以上，斜坡带向南过塔中后转为NE-SW向，塘古孜巴斯坳陷也充填了台缘斜坡相及半深海-深海相沉积。塔西克拉通内挠曲盆地由于剥蚀区的出现而成为混积台地，与早奥陶世相比，塔西台地相区中奥陶世的沉积厚度减小。
图2-2-4 塔里木盆地及邻区早奥陶世蓬莱坝组沉积期原型盆地分布图
图2-2-5 塔里木盆地及邻区早、中奥陶世鹰山组沉积期原型盆地分布图
图2-2-6 塔里木盆地及邻区中奥陶世一问房组沉积期原型盆地分布图
（三）塔西南克拉通边缘挠曲盆地向前陆盆地的转化
晚奥陶世盆地格局继承了中奥陶世的特点（图2-2-7），塔西南边缘克拉通边缘挠曲盆地向前陆盆地的转化为该期最显著的特征。晚奥陶世早期位于克拉通内挠曲盆地的台地斜坡继续西迁且宽度扩大，和田、玛南、塔中与塔北隆起或凸起面积扩大。塔西克拉通内挠曲盆地为混积陆棚环境，沉积厚度急剧减小。相反，在塔东克拉通边缘挠曲盆地发育过补偿沉积建造。阿尔金隆起与罗布庄隆起为其主要物源。祁漫塔格地区陆缘裂陷槽发育已到后期，火山活动明显减弱，但海水仍然较深。在塔西南边缘则发生了克拉通边缘挠曲盆地向前陆盆地的转化，形成了大量的前陆坳陷碎屑岩。由于构造反转，拉张体制向挤压体制转变，盆地格局南、北分带愈加明显。
就构造运动而言，晚奥陶世与志留纪—泥盆纪，几乎是全球性活动大陆边缘的形成与演化阶段，塔里木的构造背景由区域性拉张、拉张-走滑、走滑-拉张演变为挤压或挤压-走滑、走滑-挤压，可能经历了晚奥陶世深海-半深海复理石、志留纪海相磨拉石和泥盆纪陆相磨拉石三大建造阶段的演化。在此背景下，沉积充填序列下细上粗，沉积物颜色下黑、中绿、上红，而迥然不同于被动陆缘背景下的拉张盆地。