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综合运用岩心观察、薄片鉴定、测井相分析等多种手段，对鄂尔多斯盆地大牛地气田东北地区山西组-下石盒子组沉积相进行了系统研究。结果表明，大牛地气田东北地区山西组-下石盒子组发育了辫状河三角洲体系，三角洲平原亚相发育，主要沉积微相有辫状分流河道、天然堤、洪泛平原、平原沼泽和分流间滩等。在相分析的基础上，进一步研究了区内沉积微相的平面展布特征及其演化规律，认为区内山1期为近海湖泊辫状河三角洲，到山2期以后演化为内陆湖泊三角洲。建立了大牛地气田东北地区山西期-石盒子期的沉积发育模式。