本论文在前人研究的基础上,以鄂尔多斯盆地北部上古生界主要含气砂岩为研究对象,充分应用沉积学、地质学、地球物理、地球化学等多学科知识,从全盆地角度出发,并考虑大华北沉积地质背景,露头、钻井、测井资料相结合,宏观与微观研究相结合,运用现代测试技术,系统的研究了物源方向和母岩性质、沉积体系特征、沉积微相、沉积模式及岩相古地理特征、储集砂岩成因类型及展布规律、储集层的主控因素。得到如下的成果及认识:(1)结合盆地周缘古陆特征,综合运用古流方向、砂岩碎屑组分及岩屑分布特征、重矿物特征、砂岩阴极发光特征、稀土元素和构造格局等多方面资料对研究区物源进行分析。在盆地北部及南部发育多物源源区,其中北部物源的正北、东北、西北方向三大物源占主导地位,母岩为太古界花岗片麻岩,元古界变质石英岩、变质砂岩及变质火山岩。纵向上,从山西组到下石盒子组盒8段,物源性质变化不大。(2)根据区域沉积格局和沉积作用特点,通过对盆地周缘野外露头剖面的系统观测及研究区内已有取心井段的岩心观察,结合测井资料的综合分析,从鄂尔多斯盆地北部上古生界山西组,下石盒子组盒8段中识别出陆相沉积、海陆过渡沉积及海相沉积3个沉积体系组和冲积扇、河流、湖泊三角洲、湖泊、三角洲及碎屑海岸6个沉积体系。(3)采用岩性特征、地层分布特征、沉积构造特征、古生物化石特征、地球化学硼元素法、锶钡法、三元素含量关系法系统深入研究了山西组沉积环境的特征及演化。分析表明了山西组山23、山22沉积期海侵的存在,但明显受海水影响范围有限。(4)从华北板块晚古生代沉积演化入手,弄清华北板块晚古生代山西组和下石盒子组沉积格局的基础上,揭示了山西期(山23、山22、山21、山1)、下石盒子期(盒8下、盒8上)各时期的岩相古地理特征和演化规律。建立了包括研究区在内的反映华北板块大格局的山2、山1、盒8不同时期的沉积相模式。(5)对储集砂岩的成因类型和砂体形态进行了深入研究。山西组主要储集砂体为中扇辫状水道、心滩,边滩、三角洲平原的分流河道、三角洲前缘的水下分流河道、河口坝等成因类型的砂体。盒8段沉积期储集砂体成因类型为冲积扇的辫状水道、辫状河砂砾质心滩、砂质心滩,曲流河边滩沉积。平面上,砂体展布形态主要有透镜状、条带状、朵叶状三种;在垂向上,不同成因类型的砂体表现为不同的结构形态,单砂体在剖面上主要表现出上平下凸型和下平上凸型两种类型。(6)通过储层岩石学特征、孔隙类型、孔隙结构特征、储集砂体物性特征等研究表明研究区储集层非均质性强,物性相对好的砂体位于辫状河心滩、曲流河的边滩、三角洲平原的分流河道、三角洲前缘的水下分流河道和河口坝等粗岩相中。同时在岩心刻度测井的条件下利用测井信息回归山23亚段砂岩类型判别方程,利用该方程对未取心井段的岩石类型进行了判识。(7)系统总结了储集砂体发育的主要控制因素,物源控制砂体岩性、相带控制砂体形态、构造背景及古地貌控制砂体分布,水动力条件控制砂体结构及分布。