对区域地质、地层接触关系、砂岩组分、重矿物及微量元素等的综合分析与研究结果表明,鄂尔多斯盆地北部上石炭统—中二叠统砂岩的物源区主要为再旋回造山带物源区,并可划分出乌海—银川、杭锦旗—东胜及准格尔旗—府谷3个物源区。受物源分异的影响,盆地内部石英砂岩分布以杭锦旗—东胜为界,具有明显的东西分区性。其中石英砂岩主要分布于盆地西部,古水流、重矿物及砂岩组分指示物源来自阿拉善古陆。而盆地东部总体上是岩屑砂岩的覆盖区,物源主要来自盆地北部和东北部阴山地区。盆地西南部及南部砂岩的物源区为克拉通地块和再旋回造山区,物源区与秦祁造山带的演化关系密切,具有稳定与活动的双重特性,可划分出海原、同心—中宁,平凉—固原、环县及耀县—宜君、富县3个主要物源区。南北物源汇水区在环县—富县—乡宁一带,呈北西西向狭长带状延伸,并从山西期—盒8期呈逐渐南移趋势。盆地西部物源到下石盒子组沉积时期才提供粗碎屑物质补给,以含有较多的长石石英砂岩为特征。周至柳叶河石炭—二叠系砂岩的物源区为再旋回造山带物源区和陆块物源区,为北秦岭造山带内山间盆地,属于盆地外缘,并与鄂尔多斯盆地呈连续过渡的关系。