马家滩—惠安堡地区位于鄂尔多斯盆地西缘中部,其中侏罗统直罗组蕴藏着丰富的矿产资源,而这些矿产资源的形成及空间分布受沉积地层展布的影响较为明显,通过分析研究区内直罗组地层在空间上的展布特征和沉积特征与沉积相在垂向上的变化来刻画直罗组的沉积演化,并精细研究直罗组的沉积过程,可以对矿产资源的勘探开发工作起到重要的指导作用。以野外地质露头为基础,结合钻井和测井资料,对直罗组的层序和沉积特征进行了划分和描述。直罗组岩性在垂向上划分为两个由粗变细的正旋回,可以进一步划分为4段(即J2z1-J2z4),两次旋回底部均以发育厚层砂岩为特征,分别是直2段底部“高桥砂岩”和直4段的“七里镇砂岩”。直罗组碎屑岩类型多样,包括:砾岩、砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩等;其层理构造普遍发育,可见平行层理、水平层理、交错层理中的板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理等和粒序层理;直罗组发现的古生物种类和含量较少,主要是植物化石、孢粉和双壳类化石;通过测井资料识别出来的测井相可以进一步反映出直罗组的沉积相类型。直罗组沉积时,现今的盆地西缘在当时并未显示强烈的构造变动,全盆稳定沉降,碎屑物质供应充分,盆地边界坡度较大,水流携带着大量碎屑物质在山前形成扇形冲积体;由于地形坡度依旧较大,奔腾的水流体系展示出辫状河特征,河水冲刷延安组地层,在直罗组地层底部发育滞留沉积并夹有煤线,向上形成相互切割、彼此叠置的垂向加积的河道砂岩。随着盆地稳定沉降,盆地可容空间增加,但物源区剥蚀作用减弱导致碎屑物质供给减少,细粒碎屑物质增多,细砂岩、粉砂岩及泥岩为当时沉积的主体,在直3段沉积时,燕山运动第I幕影响趋于微弱,盆地表现出洪泛特点,发育一套泛滥平原沉积。随后盆地又开始缓慢沉降,沉积环境由辫状河过渡至曲流河,砂体规模减小,在垂向上为一次完整的正旋回沉积,表现出典型的河流“二元结构”特征,下部为中粗粒长石石英砂岩,向上逐渐过渡为粉砂岩、泥岩,在泥岩中保存的植物化石显示出真蕨类植物的羽片变细小,叶膜退缩。直罗期晚期,湖盆面积达到最大,沉积物粒度最细,在湖盆发育期间,经历过干旱炎热气候,表现为沉积了灰色—灰绿色泥岩夹砖红色细砂岩。直罗组古流向资料反映出存在西北方向和西南方向的碎屑物质供给;轻矿物分析显示碎屑物质主要来自于稳定地块和碰撞造山带;重矿物资料指示母岩类型以变质岩和酸性岩浆岩为主,并存在三个差异明显的重矿物组合的区域。直罗组地球化学资料揭示母岩类型主要为长英质岩石,并且混杂了少量古老沉积岩和基性岩;源区构造背景为大陆岛弧和大陆活动边缘;不同区域源岩风化强度差异很大的原因可能是不同物源区的沉积物搬运距离不同而导致的。根据锆石U-Pb年龄特征,反映出盆地西缘直罗组地层的碎屑沉积物主要来自三大不同的区域,分别是盆地北方的华北板块北缘的造山带及其结晶基底、西北方向的阿拉善地块东部地区和西南方向的北祁连造山带。综合沉积相、古流向、重矿物、地化资料和锆石U-Pb年龄信息,推断出直罗期碎屑沉积物主要沿两条路径搬运至鄂尔多斯盆地内部,一条搬运路径是:华北板块北缘和阿拉善地块东部地区的花岗岩、花岗闪长岩、辉长岩、闪长岩、花岗片麻岩、片岩和片麻岩等岩体经历长期的风化剥蚀作用,碎屑物质在水流的搬运作用下,由北向南逐渐沉积,沿银川、马家滩—惠安堡地区、定边发育宽广的主河道,砂体厚度大,最终于吴旗附近流入古湖泊;另一条搬运路径为:北祁连造山带的石英二长岩、黑云母花岗岩、二云母花岗岩、二长花岗岩等受风化剥蚀作用,水流将碎屑物质从源区搬离到沉积盆地去,主河道沿平凉、庆阳发育,最终汇入古湖泊。