鄂尔多斯盆地南缘洛南和周家河地区发育下寒武统高丰度海相烃源岩,岩性主要为页岩,局部发生了动力变质作用,为泥板岩。有机地球化学分析结果表明,该套烃源岩厚度约为0~80 m,有机碳含量(TOC)介于0.10%~13.75%之间,均值为3.32%,其中91%的样品TOC含量大于1%,52%的样品TOC含量大于2%。有机质类型以Ⅱ₁型为主,部分为Ⅰ型。烃源岩总体达到了较高的热演化程度,沥青等效镜质体反射率介于2.25%~2.71%之间,甲基菲比值F₁为0.46~0.60,评价为优质气源岩。尽管鄂尔多斯盆地寒武系—奥陶系时期,受到加里东和怀远运动的影响而遭受抬升剥蚀,但庆阳古隆起及以南地区寒武系—奥陶系的地层产状总体保持向南倾斜,故北秦岭—洛南地区发育的下寒武统海相烃源岩生成的油气能向庆阳古隆起方向运聚成藏。鄂尔多斯盆地南部寒武系天然气与四川盆地高磨地区寒武系油型气在同一区域,为反序列油型气。寒武系天然气中乙烷碳同位素值在鄂尔多斯盆地下古生界天然气中最低,甲烷碳同位素值与下寒武统烃源岩干酪根碳同位素值分布相似,这为揭示下寒武统烃源岩对鄂尔多斯盆地南部天然气的成藏的贡献提供了直接证据。其次,盆地南部发现的寒武系储层沥青与下寒武统烃源岩的亲缘关系则为寒武系天然气成藏的间接证据。