鄂尔多斯盆地古生界天然气勘探很不均衡,目前所发现的大气田主要分布在盆地中北部,主要是受沉积相带控制的大型岩性气藏,而盆地南部尚无重大突破。由于勘探程度的限制,加之南部地质特征存在诸多差异,缺乏系统深入研究,尤其对盆地南部整体的沉积体系及其油气地质条件没有形成一个明确的认识。在现代沉积学和构造地质学理论的指导下,以钻井、测井和岩芯资料为基础,结合野外露头及地震剖面、碎屑岩轻、重矿物成分和矿物阴极发光特征分析、古水流方向测定、沉积地球化学图解及碎屑锆石同位素测年等物源研究方法,系统研究鄂尔多斯盆地南部上古生界沉积体系、物源方向,结合晚古生代秦岭造山带的构造演化,探讨其对盆地南部晚古生代沉积的控制和石炭-二叠纪盆地的原始面貌。同时利用铸体薄片观察、扫描电镜(SEM)、阴极发光(CL)和电子探针等物性分析测试手段,以上古生界主要含气层段下石盒子组盒8段和山西组山2段为主要研究对象,分析碎屑矿物组成、孔隙组合特征及其所代表的主要成岩作用事件,划分成岩序列及成岩阶段,研究不同成岩作用类型对储层物性的影响。在以上研究基础上结合盆地中新生代后期改造特征,分析研究区天然气勘探潜力。研究认为：盆地南部主要发育湖泊沉积体系、曲流河三角洲体系、辫状河三角洲体系、陆棚沉积体系和海岸沉积体系五大沉积体系,主力含气层位山西组和下石盒子组盒8段分别发育曲流河三角洲体系和辫状河三角洲体系,沉积相带展布控制储层物性,而物源方向控制沉积相带的展布。晚古生代盆地南部至少存在西、西南、南和东南四个方向的物源,每个物源区提供不同的碎屑组合类型,反映了盆地南部不同类型岩石组合对盆地沉积物具有不同的贡献。晚古生代盆地边界应该越过现今的渭河盆地,到达秦岭北部,在北秦岭靠近商丹带附近应该有一个隆起幅度不高的北秦岭古陆在晚古生代为盆地南部持续提供物源。晚古生代秦岭北部的沉积和鄂尔多斯地区南部的沉积应属同一盆地,二者沉积特征的差异只是由于二者处于不同的沉积相带所致,前者更接近盆地的边缘。加里东运动在盆地南部和秦岭北部造成的一系列构造现象显示,秦岭北部加里东期造山作用对盆地晚古生代沉积起到一定的控制作用。综合分析盆地南部古生代沉积体系展布和物源方向,结合南部烃源岩生烃潜力、储层成岩作用类型、盖层条件及后期改造特征,认为研究区具有一定的天然气勘探潜力,尤其是渭河盆地内。