鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部奥陶系马家沟组马五₅亚段优质白云岩储层发育,多口井在该层系钻获高产工业气流,展现出巨大的天然气勘探潜力,而关于该层系白云岩储层的成因机理至今未达成共识。为此,本文在岩石学特征分析基础上,通过对白云岩碳、氧、锶同位素及微量元素等测试资料的系统分析,深入探讨了鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部马五₅亚段白云岩的成因机理。结果表明:研究区马五₅亚段主要发育泥、粉细晶白云岩和豹斑灰云岩3种类型,前者主要发育于马五₅亚段底部,后两者主要发育于马五微晶白云岩₅亚段中上部,是主要的天然气储集体;粉细晶白云岩和豹斑灰云岩白云石有序度均较低,平均值分别为0.86、0.68,δ¹³C值多数与同期海水一致,δ¹⁸0值均显著偏负;多数粉细晶白云岩⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值较同期海水显著偏正,豹斑灰云岩与同期海水一致;总体具有高Fe、Mn、Na、K和低Sr含量特征,豹斑灰云岩Fe、Mn、Na含量介于泥晶灰岩与粉细晶白云岩之间;稀土元素含量总体较低,且稀土元素配分模式相似,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,具明显Eu负异常和弱Ce正异常。综上认为研究区白云石化流体主要为海源性流体,早期可能有大气淡水的混入,两类优质白云岩均应形成于局限台地潮间-潮下带环境中的浅埋藏期回流渗透作用阶段。基于上述岩石学和地球化学特征,建立了研究区马五₅亚段纵向的沉积与成岩序列模式,为研究区优质白云岩储层的预测提供了理论依据。