鄂尔多斯盆地上石炭统本溪组是早、晚古生代之间150 Ma沉积间断后的第一套沉积地层。由于强潮汐对先存源-汇系统沉积物的改造和再分配效应,南鄂尔多斯盆地上石炭统本溪组的常规物源分析指标几乎破坏殆尽,使南部沉积物物源至今仍是未解之谜。本文通过开展露头和岩心观测及相关的岩石学、碎屑锆石年代学、微量元素分析测试,发现了残存的三角洲和潮汐环境标志及其共生关系,示踪了鄂尔多斯盆地南部本溪组沉积物来源,明确了源区性质及构造背景,限定了晚古生代本溪组南物源的起始时间,进而探讨了华北板块与秦岭微板块在晚石炭世关键期的构造古地理。本溪组全岩地球化学分析结果的物源分析表明,鄂尔多斯盆地北部沉积物主要与上地壳长英质和来自深部富水地幔混合源区形成的岩性有关。物源区有被动大陆边缘、活动大陆边缘等多种构造背景下的物质,属于增生型碰撞形成的造山带。沉积物来源于构造相对稳定的物源区,而不是构造活动性较强的源-汇系统的产物。盆地南部的样品则揭示了其沉积物源主要是中酸性的物源区以及一些古老的被动大陆边缘再循环的物质。源区的构造背景较为复杂,主要是被动大陆边缘,大陆岛弧和转化为安第斯型活动大陆边缘,暗示物源区主要为弧-陆碰撞形成的复杂造山带。锆石年龄谱显示盆地南、北部具有明显差异,暗示沉积物来自不同的物源区,盆地北部碎屑锆石年龄值分布在290-319 Ma,1600-2500 Ma,3200-3300 Ma三个集中区,盆地南部碎屑锆石年龄值分布主要是340-418 Ma,424-521 Ma,675-992 Ma,1010-1556 Ma,1656-3057 Ma五个集中区。通过与周缘板块的年龄谱对比表明,盆地北部物源主要来自于华北克拉通北缘;南部物源主要是来自于南侧的北秦岭和南秦岭。锆石微量元素揭示盆地北部锆石源岩主要是热的、分异度较低的偏基性岩浆,指示锆石来源于区域伸展背景下的板内岩浆;盆地南部来自冷的、分异度高的酸性岩浆,来源于岩浆弧或造山带构造背景。结合本溪组砂体分散体系和砾岩的分布情况等沉积等沉积学特征,揭示了本溪组的源区除了以往认为的北部兴蒙造山带外,南部的秦岭造山带也提供了物源。表明秦岭在晚石炭世已成为造山带源区。且南秦岭与北秦岭此时已经拼合,共同为鄂尔多斯盆地提供碎屑物源。南、北造山带与盆内的潮汐-三角洲的复合沉积体系共同组成了晚石炭世鄂尔多斯盆地的源-汇系统。