【目的】鄂尔多斯盆地西北缘上古生界羊虎沟组—太原组具有良好的油气勘探远景,地层发育完整连续且厚度变化大,沉积相类型多样。明确砂体展布特征、厘清沉积演化规律直接影响油气优选勘探区带的选择。【方法】以鄂尔多斯盆地西北缘羊虎沟组—太原组为目的层位,在前人研究基础上,通过典型野外剖面实测、钻井岩心观察、古流向分析、测井资料及测试资料分析,对研究区沉积环境及沉积相类型特征、沉积演化及沉积模式进行研究。【结果与结论】研究区整体发育19种岩相类型,三种沉积体系,包含4种沉积相类型,进一步划分出14种沉积微相。研究区羊虎沟组—太原组主要由盆地西北阿拉善古陆以及东北阴山古陆两个物源体系共同供源。Dickinson三角投点图揭示物源区构造背景以再旋回造山带为主;重矿物组合特征指示盆地西北缘与阿拉善群(Ar₃-Pt₁)、太古代集宁群(Ar₃)、乌拉山群(Ar_1-2)具有明显亲源性,ZTR指数体现出不稳定矿物由北向南逐渐减少;古流向分析也反映出北西—南东以及北东—南西两个方向的物质来源。研究区羊虎沟组—太原组主体为海陆共存阶段,羊虎沟组沉积期,在贺兰拗拉槽复活以及南北构造挤压背景下,海水快速进入,研究区整体受控于三角洲—碎屑海岸沉积体系,北部物源供给充足,致使北部发育潮控三角洲沉积;南部受潮汐、波浪作用影响,发育潮坪—障壁岛—淡化潟湖—陆棚沉积。太原组沉积期,地壳继续下沉,发生海侵,该时期盆地成为海域分布最广时期,沉积环境与羊虎沟组基本相似,总体表现为潮控三角洲、潮坪、淡化潟湖—障壁岛沉积环境共存,且北部地区物源供给持续增加,潮控三角洲范围向南延伸更广。