(1)鄂尔多斯石炭-二叠纪含煤盆地的形成与演化。
鄂尔多斯盆地位于华北陆块西部，是一个长期发展的大型稳定沉积盆地，与华北陆块一起经历了陆核形成、陆块发展、陆缘增生和太平洋特提斯几个发展阶段。
太古代至新元古代早期是鄂尔多斯盆地基底形成时期，即陆核和陆块形成发展时期。盆地的结晶基底由太古宙变质岩系组成。太古代陆核形成阶段，陆核位于盆地北部的鄂托克旗以北至包头(杭锦旗)以南，向东延伸，间断分布于华北陆块北缘。陆核由迁安群深变质麻粒岩和混合岩组成。在新太古代陆核发育过程中，盆地北部陆核向盆地南部不对称扩散，由乌拉山群、界河口群、涑水群、太华群基性-超基性岩、中基性火山岩、磁铁矿石英岩和大理岩等浅变质岩系组成。新太古代盆地基底的形成期也是结晶基底的第一次克拉通化期。
元古代至中元古代早期是陆块发育的早期阶段。鄂尔多斯地块元古界吕梁群是一套优良的地槽酸碱性火山岩和复理石建造，分布于东北部，斜切太古代东西向构造线。中元古代早期，何蓝群和野鸡山群由地槽型浅变质岩和碎屑岩建造而成，与吕梁群为一体，呈北东向展布。地块发展的早期也是华北地块的第二次克拉通化时期。
在中元古代华北陆块中发育了两条地堑式海槽，即东北部的燕山-太行北东向海槽和西南部的熊耳-昔阳北西向海槽。熊耳-西洋河裂谷槽西至兰州、西宁，东至合肥。鄂尔多斯中元古代裂谷槽是熊耳-西洋河裂谷槽的一部分。长城晚期至蓟县早期裂陷槽开裂，随着地幔在广阔的夷平面上抬升，大量火山岩喷发。在断陷发展阶段，海水侵入，形成海岸-浅海碳酸盐岩夹碎屑岩。蓟县晚期，地幔隆起消散，形成区域性挠曲，沉积岩系叠置在断陷西部。鄂尔多斯中元古代裂谷槽分布在地块的东西两侧，西侧为NNW附近的银川-彬县裂谷槽，东侧为NNE附近的临县-彬县裂谷槽。鄂尔多斯地块主要是一个地台。与华北大部分陆块一样，鄂尔多斯缺乏新元古代早期青白口沉积，陆块的第三次克拉通化完成于中元古代末。
震旦纪至早古生代是鄂尔多斯古生代克拉通坳陷的早期阶段。震旦纪，鄂尔多斯西缘和南缘发育以滨浅海相砂砾岩为主的碎屑岩沉积，与下伏蓟县或更老地层及上覆寒武系呈平行不整合接触。
寒武纪从辛集期开始海侵，中期海侵范围扩大，覆盖除乌兰格隆起以外的整个地区。晚寒武世青阳隆升至陆地，海水浅退，形成海进-海退的陆缘沉积旋回，沉积厚度200~400 m，最厚600 m，早寒武世鄂尔多斯北高南低，中部为乌审旗隆起带，东西两侧为坳陷。晚寒武世为南北高，中间低，南北为乌兰格隆起和环县-青阳隆起，中间为盐池和米脂坳陷。
奥陶纪初，鄂尔多斯地块整体向陆地抬升，海水进一步后退。叶莉-梁家山组仅分布在区块周围，含燧石结核或条带状白云岩夹有几十米至200米厚的石灰岩。马家沟期是早古生代的又一次海侵，在全区广泛沉积。怀远运动在马家沟组和梁家山组之间形成了明显的沉积构造界面。马家沟组沉积相和厚度的差异比寒武系更明显。隆起区厚0 ~ 400米，凹陷区厚500~800米。隆起区发育蒸发台地相沉积，凹陷区发育局限台地和开阔台地相沉积。早奥陶世古构造格架为北部的乌兰格隆起和南部的环县-青阳水下隆起，形成盐池坳陷和米脂坳陷之间的鞍部。
早古生代早期，鄂尔多斯克拉通盆地北部、南部和西部发育边缘坳陷。北缘坳陷东西向位于乌兰格隆起和内蒙地轴之间，下古生界厚度400~600 m，为稳定的陆表海相沉积。在“内蒙地轴”北缘，早古生代中晚期内蒙洋壳俯冲入鄂尔多斯地块，导致该地块在寒武纪和中奥陶世结束后整体隆升。南缘坳陷位于秦岭褶皱带北缘的洛南断裂北部，古生代厚度从北到南为1000 ~ 5000m。寒武纪至早奥陶世为障壁岛潮间带和潮下带陆缘碎屑岩沉积，中奥陶世水体由陆缘向外加深，有台地边缘、海滩、斜坡和盆地相的生物礁，发育火山沉积岩。晚奥陶世为大陆边缘浅海盆地和残余海槽沉积。早古生代鄂尔多斯克拉通盆地南缘坳陷是秦岭槽-弧-盆体系的活动大陆边缘，具有边缘盆地和弧后盆地的特征。克拉通内部坳陷和边缘坳陷是大陆地壳扩张的产物，早古生代的两次海侵海退和克拉通与边缘的隆升下沉是大洋俯冲和大陆地壳扩张的结果。西部边缘坳陷位于阿拉善隆起地块和鄂尔多斯地块之间，呈南北向分布。在中新元古代裂谷槽的基础上，寒武纪沉积了500 ~ 1400 m厚的潮间带-潮下带陆缘碎屑沉积，南段沉积了3500 m厚的深海硅质岩、火山岩和复理石。早奥陶世早期，仍为坳陷沉积。早奥陶世晚期至中奥陶世，断陷沉积2000 m复理石和火山凝灰岩，晚奥陶世断陷转为坳陷，形成以碳酸盐岩为主的台地相沉积，最终抬升至陆地。鄂尔多斯西缘坳陷是北祁连海槽向阿拉善地块和秦岭洋壳向鄂尔多斯地块的不平衡俯冲和拉张，在克拉通边缘形成的剪切拉张裂谷。
加里东运动是一场广泛的造陆运动。中奥陶世末，华北地块隆升并遭受剥蚀。位于地块西部的鄂尔多斯与整个地块融为一体，并隆升至陆地。只有西部与贺兰裂谷槽相邻的残留海槽和南部克拉通仍有晚奥陶世沉积。加里东期以后，鄂尔多斯古构造格局呈现北高南低，向东平缓倾斜的古构造格局。东与华北地块相连，北邻内蒙地轴，南邻秦岭褶皱带，西与阿拉善隆起地块相隔。鄂尔多斯地块主体北部为伊克昭盟(杭锦旗)隆起，南部为乌审旗穹窿、离石穹窿和西南裂谷槽边缘的青阳肩隆。加里东运动使整个华北陆块成陆，但在鄂尔多斯西缘，由于相邻褶皱带的影响，陆块上的压应力和扭应力由外向内递减，形成强度不同的褶皱构造。
晚古生代是华北克拉通盆地发展的晚期。加里东运动抬升了整个华北陆块，但鄂尔多斯西缘缺少上奥陶统、志留纪、泥盆纪和下石炭统的沉积。漫长的地质历史使陆块被剥蚀夷平，为后期含煤盆地的形成提供了古构造和古地理条件。早石炭世，鄂尔多斯和华北大部分陆块被剥蚀，在鄂尔多斯西缘贺兰坳陷带中北部发育了前黑山组、臭牛沟组和靖远组海相沉积地层。晚石炭世鄂尔多斯地块海水自东向西，自西向东叠置在下古生界地层上，西部为羊湖沟组和太原组，东部为本溪组和太原组，与华北地块相同。晚石炭世海侵范围扩大，东西两侧海水相通，生物种属也有所收敛。除西缘中北部沉积厚度较大外，总体较薄，仅几米至几十米厚。沉积岩相也是潮坪的潮间带和潮下带，与华北陆块的大部分地区相似。鄂尔多斯伊克昭盟(杭锦旗)北部隆起较高，被纵横向断裂复杂化，形成局部凸起和凹陷。晚石炭世沉积厚度不大，分布不均匀，仅在断层和洼地发现沉积。晚古生代继承了早古生代克拉通盆地的特征。鄂尔多斯位于华北陆块的西部，是陆块的隆起和倾斜部分，南北被古陆和隆起所包围。掀斜作用在西缘坳陷的东侧形成了肩状隆起。由于北祁连褶皱带的形成和西秦岭花梨西海槽的闭合，区域压应力造成局部拉张和塌陷，形成具有裂谷性质的贺兰坳陷带。随着压应力的消失，凹陷过渡到正常沉积。
山西组和太原组是鄂尔多斯盆地的主要含煤地层，早二叠世山西组和晚石炭世太原组的沉积范围和特征非常相似。山西时期，鄂尔多斯南北均有陆地分布，整体地势西北高东南低，形成向东、东南倾斜的滨海三角洲冲积平原，河流相沉积仅分布在大陆边缘。太原北部为陆相沉积，太原地区为过渡沉积，晋东南为海相沉积。山西组的沉积范围相当于晚石炭世，厚度为几米到100米，而贺兰凹陷石炭系的厚度只有130米。含煤地层为砂岩、泥岩、碳质页岩和煤层，含煤地层形成于厚度稳定的泥炭沼泽沉积环境。
二叠纪石河子期是晚古生代以来的气候变化时期，从湿润到干旱气候，也从海洋沉积到陆内沉积，形成了以河流相为主的半干旱气候条件下的复杂岩性沉积。下二叠统下石盒子组沉积厚度大于山西组，岩性变化较大，为陆相盆地的河流沉积。上二叠统上石河组为干旱气候环境下的陆相河流沉积。晚二叠世石千峰期内陆湖泊沉积较为明显，为红色碎屑岩组合，厚度100 ~ 200m，海相沉积仅分布于鄂尔多斯南缘西部的岐山和铜川，反映了当时北高南低的古地貌，水体可能已与秦岭海槽相连。
鄂尔多斯是华北古生代克拉通盆地的组成部分，晚古生代继承了早古生代克拉通盆地的特征。鄂尔多斯有一个刚性的结晶基底，具有整体差异的特点。加里东运动使早古生代沉积地层抬升剥蚀变平，形成西高北低南低的古斜坡。晚古生代沉积速率低，横向变化小，地层厚度稳定，后期沉积差异接近收敛。整个区块纵向沉积相升降较快，反映出地壳波动频繁，横向沉积相分布广且缓慢，相带划分困难。晚古生代石炭纪和二叠纪形成了完整的海进海退旋回，气候从湿润到半湿润再到干燥，生物种群也随之演化。太原至山西一带的植物繁殖有利于成煤，在适宜的古构造、古地理和沉积相条件下形成含煤系。
晚古生代鄂尔多斯克拉通盆地内部沉积薄、分布广、变化小。上石炭统厚500 ~ 1500 m，二叠系厚400~820 m，反映了加里东期侵蚀面经过长期风化剥蚀后相当平坦，克拉通盆地整体稳定。而盆地西缘凹陷沉积厚度大，分布窄，变化快。上石炭统厚500 ~ 1500m，最大厚度4000m。二叠系700 ~ 980 m。沉积相由海相变为陆相，上石炭统为潮坪和泻湖亚相，下二叠统山西组为潮坪和三角洲亚相，下石盒子组为河流相，上二叠统石盒子组为湖泊相，石千峰组为陆缘近海湖泊相。沉积相带的分布随坳陷盆地的主方向而变化，晚石炭世近南北向，二叠纪近东西向。
晚石炭世至二叠纪是华北古生代克拉通盆地发展的晚期。位于华北地块西部的鄂尔多斯地块仍具有古亚洲构造域的南北向压应力特征。北部活动边缘被内蒙古海槽向南俯冲，华力西末期形成弧-陆和陆-陆碰撞。二叠纪末，华北板块与西伯利亚板块对接。晚至印支期，南部活动边缘自西向东发生弧-陆碰撞，华南和华北板块的对接在三叠纪完成。晚古生代初，鄂尔多斯盆地古构造继承了早古生代南北隆起，东西坳陷，中间为鞍部的构造格局。石炭纪被东西分割的两个凹陷在晚石炭世海侵时从鞍部开始连通。由于南北向的挤压应力，在克拉通坳陷的后期，龙坳构造的东西走向加强，形成了乌兰阁隆起带、盐池-米脂坳陷带、定边-吴堡东西向构造带和麟游隆起带。东西坳陷的初始沉降幅度和活动性差异较大，二叠纪以后逐渐形成统一的坳陷。西缘坳陷是早古生代形成的剪切-张性裂谷，由于南北向的不平衡俯冲和碰撞形成了张性裂谷带。
三叠纪-白垩纪是鄂尔多斯中生代坳陷盆地的形成时期。晚二叠世石千峰组沉积后，整个华北陆块呈现北高南低的丘陵地貌。鄂尔多斯盆地在早、中三叠世连续沉积了下三叠统刘家沟组、和尚沟组和中三叠统纸坊组陆相地层。刘家沟组是一套内陆河流的湖相砂泥岩沉积，岩性为紫红色长石应时砂岩。和尚沟组也是内陆湖相棕红色泥岩、砂质泥岩夹灰绿色薄页岩。盆地东南部和东北部为河流相和湖泊相紫灰色砂岩夹粉砂岩、砂质泥岩和砾岩，厚528米。纸坊组由内陆河湖相长石砂岩和砂质泥岩组成，厚1600米..
晚三叠世延长组为河湖相砂泥岩沉积，最大厚度1700 m..自下而上依次为胡家村组、永平组、瓦窑堡组。胡家村组下段为灰绿色、浅红色长石砂岩夹紫色页岩、泥质砂岩，厚度数十米至300米，属以河流相为主的半干旱湿润气候环境沉积。上段下部为紫红色、灰绿色砂质页岩，泥岩夹长石砂岩，顶部为一薄层黑色页岩(李家畔页岩)；上部为肉红色、灰绿色块状中细砂岩、粉砂岩、页岩互层，顶部为油页岩、黑色页岩(张家谭页岩)，厚度200 ~ 400 m，下部沉积后地壳开始缓慢下沉，上部沉积时湖盆扩大加深，成为伸展期最大的湖侵期。永平组沉积时期，地壳开始缓慢抬升，湖盆缩小，河流相发育，后期湖泊变浅，边缘部分被沼泽淹没，形成南薄、南厚、北薄的沉积特征，厚度为150 ~ 550 m，瓦窑堡组下段沉积时，仅是西南部的浅水湖泊， 盆地大部分为河流沉积，主要为灰白色、灰绿色和黄绿色中细砂岩，厚度为100～200m； 在上层沉积期间，地壳进一步隆起。盆地北部以河流相为主，为灰绿色、黄绿色、灰白色含砾中粗砂岩，南部为残余浅湖相，为含煤沼泽相，煤层发育。
鄂尔多斯盆地西缘延长组是一个沉积较厚且厚度增加的补偿性凹陷。盆地中的延长群是一个完整的沉积旋回，沉积中心位于西南部。整个盆地明显不对称，东北翼平缓，西南翼陡峭。晚三叠世末，盆地隆起边缘遭受强烈侵蚀，延长组地层保存不完整。西南部剥蚀程度达700米，被胡家村组侏罗系地层所覆盖。
印支末期，盆地强烈隆升，形成三叠纪与侏罗纪假整合，早侏罗世早期沉积物缺失。侏罗系沉积地层为下统的富县组、中统的延安组、直罗组和安定组以及上统的粉房河组。富县组沉积时，由于西高东低、北高南低的丘陵地貌，沉积地层仅分布在盆地的中南部，主要为河湖的洪水、斜坡、残积物和红层，岩性变化较大，厚度达数米至数百米。延安组下部由河流相粗粒长石砂岩(宝塔山砂岩)、细粒砂岩和页岩组成，含煤层，分布于盆地东北部和南部。宝塔山砂岩沉积后，盆地内地形逐渐平坦，气候转为湿润，河流沉积转为以暗色砂岩、泥岩为主的湖泊沉积，厚度数米至160 m，延安组晚期沉积环境与中期相似，仍以湖泊沉积为主。末期沉积环境发生变化，暖湿气候转为干旱，沉积地层顶部出现斑驳层，顶部有残留侵蚀面。直罗组沉积于盆地各处，主要为河流相杂色砂岩和泥岩，厚度为150 ~ 200米；安定组由红砂岩泥岩和泥灰岩组成，局部含油页岩，厚度为140 ~ 300米。盆地中南部为湖相沉积，盆地西缘为300米厚的含煤沉积。上侏罗统粉房河组为一套红棕色山前洪积相砂砾岩沉积，分布于盆地西缘及南缘西部。盆地其他部分无沉积，厚度变化较大，在100米至3000米之间，与安定组呈区域性平行不整合。下白垩统志丹群分布广泛，沉积范围在盆地内自下而上逐渐减小，与下伏侏罗系平行，呈不整合，盆地边缘与前白垩系地层呈角度不整合叠置。白垩纪沉积中心与沉降中心一致，位于盆地西部，湖水自东向南叠置，自西向北退出，从而结束了鄂尔多斯盆地中生代沉积发展史。
印支期是鄂尔多斯盆地地球动力学机制的转折点。古生代以古亚洲构造域为主，导致洋壳俯冲、地块碰撞和南北向压应力形成的地块伸展。中生代以后，转为沿岸太平洋和特提斯构造域的共同作用，导致印度板块从南面俯冲碰撞，太平洋板块从东面俯冲挤压扭转。印支期也是盆地沉积建造的转折点，完成了从海相-过渡-陆相沉积的转变，结束了古生代以来以海相沉积为主的克拉通坳陷沉积历史，开始了大规模的陆内坳陷沉积。至晚三叠世，华北地块尚未完全解体，沉积地层几乎覆盖了整个地块。沉积凹陷呈北西向和北西向分布，沉降中心位于地块西南部的铜川-济源地区，沉积厚度2300 m。燕山期，华北陆块受太平洋板块俯冲和左旋扭压作用而分异，自东向西形成胶辽隆起带、华北沉降带、山西隆起带、鄂尔多斯沉降带和阿拉善隆起块。印支晚期后，太行断裂带复活，山西隆起带继续隆升。由于华北地块结晶基底刚性较强，太平洋板块推挤的山西隆起使鄂尔多斯地块发生倾斜，形成了西倾的鄂尔多斯向斜-伊陕斜坡带和晋西挠曲褶皱带宽阔平缓的东翼。侏罗纪时期，沉积边界逐渐向西退缩，燕山晚期锦西挠曲带向东隆升后，整个盆地继续下降。延长群至上侏罗统形成不对称箕状坳陷(前陆坳陷)，白垩纪沉积中心向盆地西缘移动，白垩纪地层与下伏老地层超覆。
鄂尔多斯西缘构造带位于阿拉善隆起地块和鄂尔多斯盆地之间，沉积构造发展史具有明显的继承性。中-新元古代发育的裂谷槽形成了较厚的沉积物，西部坳陷带早、晚古生代沉积厚度也较大，晚三叠世至侏罗纪沉积厚度大于盆地内。印支-燕山期，阿拉善地块从北部天山-赤峰活动带向南挤压，北秦岭活动带和北祁连褶皱带向东推挤，造成鄂尔多斯地块的东压应力，与亚洲大陆来自东太平洋板块的西压应力平衡，印支中晚期至燕山期构造变形明显。在天池-环县坳陷带西侧，形成一系列南北向西倾的褶皱冲断和滑脱冲断，形成逆冲推覆带，形成前陆坳陷盆地。西部坳陷的沉降中心也由旧向东向新移动，表明逆冲推覆带逐渐加强并被推入盆地。
鄂尔多斯盆地南缘毗邻秦岭活动带。由于北秦岭活动带向北逆冲，形成盆地南缘逆冲推覆带，古变质岩系自南向北逆掩白垩系红层，或太华群与寒武系、奥陶系断层接触。与此相反，秦岭活动带内的逆冲推覆断层呈叠瓦状，由北向南逆冲，是一个由北向南的巨型铲状逆冲推覆滑脱构造，表明盆地南缘的中浅层逆冲推覆构造是受深部推覆滑脱构造控制的衍生产物。
受库拉-太平洋板块和西伯利亚板块的影响，燕山期华北陆块经历了明显的陆内造山运动，同时在太平洋西侧经历了弧后扩张，导致了显著的伸展。基底差异升降形成隆起带和沉降带，沉降带发育大型陆内盆地。新生代华北地块继续伸展，在早白垩世晚期叠加在华北断陷之上，在古近纪形成地堑和半地堑盆地，在新近纪整体下沉，形成统一的坳陷盆地。陆块西部的鄂尔多斯盆地北缘、西缘和东南缘发育河套、银川、渭河和汾河断陷，表明它们的形成与外山系的隆升密切相关。秦岭褶皱带新生代以来表现出剪切平移向断块隆升的特征，渭河断陷同方向的新近纪沉降远大于古近纪，可能与先剪切平移后强烈沉降有关。银川断陷下第三系和上第三系沉积厚度达2000 m，这可能与西部构造一直处于剪切应力状态有关。