鄂尔多斯盆地（含陕西、甘肃、宁夏部分地区和伊克昭盟全境）是具有复杂基底结构的晚古生代、中生代的大型含油气盆地。其北部、东部盟境基底应属中朝准地台，基底由前震旦系古老变质岩系组成。其西部的基底应属加里东褶皱带，属于祁连山地槽或过渡带范围，地层发育具有鲜明特征：

 1.地层沉积全

盆地内有震旦系（限于盆地西部与南部），寒武系，奥陶系，中、上石炭系，二迭纪，三迭纪，侏罗系，下、上白垩系，第三系和第四系沉积。

2.沉积类型复杂

盆地地层属地台型沉积，同时又有地台沉降带型或地槽过渡带和地槽型的沉积。
3.海侵次数多、时间长

盆地各时期遭受海侵的次数不但与华北海有关，而且与华南海、西北海、内蒙古大兴安岭海均有一定的关系，海水在各个不同时期有不同程度的侵入。中朝准地台至晚石炭世后（个别地区二迭系早期尚有海相沉积）海水退出，变为陆相沉积。

4.沉积的多旋回性清楚

从石盒子组开始，特别是三迭世以后，沉积的旋回性比较清楚，且发育不完整，并具有多阶段性。在岩性上反映为粗—细—较粗，红—黑（蓝、绿、杂）—红；岩相上反映为河流相—湖泊相（河流、沼泽—湖泊、沼泽）；时代上可以划分为以下几个阶段：早、晚二迭世石盒子组；晚二迭世孙家沟组；早三迭世刘家沟组—和尚沟组；中三迭世纸坊组；晚三迭世延长组；早、中侏罗世延安群；中侏罗世直罗组—安定组；早白垩世志丹群。

5.接触关系

除西部边缘有角度不整合接触外，各时代地层一般均为连续沉积或假整合接触。

 二、地层层系

伊克昭盟地区地层沉积，东部与西部有差异，震旦系及寒武系下统地层东部无沉积。北部达拉特旗境内的乌兰格尔及东胜一带为一古隆起，缺失震旦系、寒武系、奥陶系等时代的沉积。上奥陶系地层伊克昭盟东部缺失。由于加里东运动影响，伊克昭盟地区缺失奥陶系后期及整个志留系、泥盆系及石炭系早期地层。石炭系中统地层伊克昭盟西部区无沉积。石炭系上统至第四系伊克昭盟东、西部均有沉积。

1.伊克昭盟东部地区地层

 太古界（Ar）

五台群：褐黄、白色大理岩，底部为一层硅质灰岩，大理岩部分被硅质交代，细晶结构层理不清，在裂隙面和层面上多被铁质侵染，夹石英岩脉及燧石条带，见于达拉特旗石哈拉沟、乌兰格尔部分探井井下，可见厚度212.6米。

古生界（Pz）

 寒武系中统

徐庄组：紫红、灰色页岩，下部为石英砂岩。出露于准格尔旗东南部黄河沿岸，与下伏地层呈不整合接触。厚39米。

张夏组：灰色鲕状灰岩，竹叶状灰岩。出露于准格尔旗东南部黄河沿岸。厚56米。

寒武系上统

崮山组：下部为灰色薄层微晶—隐晶石灰岩夹灰色深灰色鲕状石灰岩、紫灰色砾状石灰岩。薄层石灰岩中常夹泥质条带。中部以含铁白云质石灰岩为主，夹钙质白云岩、鲕状石灰岩和生物碎屑石灰岩、碎屑状石灰岩。上部以黄灰色、紫灰色豹皮状微晶—隐晶含铁白云质石灰岩为主，夹细晶—隐晶石灰岩，豹皮状石灰岩的黄、红色“豹斑”由结晶程度较好的铁白云石组成。出露于准格尔旗东南部黄河沿岸马栅、榆树湾一带。厚95米。

风山、长山组：黄灰、淡灰白云岩夹泥质白云岩，紫灰、灰绿、灰色泥质石灰岩，紫灰色、灰绿色钙质页岩及紫红色、灰色砾状石灰岩。出露于准格尔旗东南部黄河沿岸马栅、榆树湾一带。厚80米。

奥陶系下统

冶里、亮甲山组：灰白色、浅灰色厚层粗晶（大理岩状）白云岩及黄灰色中厚层细晶白云岩，含泥白云岩，局部含燧石结核及硅质条带，上部为浅黄灰色细—中粒结晶的白云岩夹少量砾状（竹叶状）白云岩和少量灰色钙质白云岩。出露于准格尔旗东部黄河沿岸榆树湾、黑湾等地。与下伏地层呈整合接触，厚80米。

马家沟组：本区马家沟组可分为两段。

第一段：基本上由浅灰色、浅黄灰色薄层泥灰岩组成，夹少量砾状泥灰岩和钙质页灰、下部夹厚10厘米的钙质胶结细粒石英砂岩数层，顶部夹一层棕灰色薄层石灰岩。

第二段：为浅灰色、黄灰色薄—中厚层泥灰岩及条带状泥灰岩与棕灰色、浅灰色中—厚层石灰岩互层，中部夹钙质页岩、生物碎屑石灰岩，底部以一层厚0.35米的砾状泥灰岩与第一段分界，出露于准格尔旗东部黄河沿岸及黑湾、鬼石壕、城坡等地。厚200米。

石炭系中统

本溪组：本组岩性在水平方向和垂直方向均变化较大。上部的黑色页岩，常含菱铁矿结核及透镜体，底部有一层近似层状菱铁矿。黄灰色、灰色、灰黑色微晶—隐晶石灰岩，含泥较高。并夹有生物碎屑、黄铁矿结核、炭质页岩、铝土质页岩、铝土质粘土岩及紫色页岩。褐黄色、紫灰色，含巨砾糊粒石英砾砂岩及中粒石英砂岩，底部常含铝土矿即铝土质粘土岩或紫色页岩。此层石英砂岩有时覆盖在本溪组下部不同层位之上，甚至直接覆于奥陶系马家沟灰岩之上，本溪组下部地层全部缺失。下部灰色、深灰色、黑色页岩，常夹菱铁矿薄层及结核、浅灰色铝土质粘土岩或铝土质页岩，本层常构成铝土矿或高铝矾土矿层。黄灰色含生物碎屑泥质石灰岩，紫色页岩，底部常含铁质结核及褐铁矿薄层。出露于准格尔旗东部黄河沿岸，城坡、焦稍沟、龙王沟、房塔沟及榆树湾一带。本溪组之下的马家沟组地层厚度各地不同。在龙王沟以北，本溪组则直接覆盖于下奥陶统或上寒武统地层之上。其接触关系应为徽角度不整合或平行不整合，厚22.51米。

石炭系上统

太原组：本组根据岩性和沉积旋回可分为上、下两段。上段岩性：下部为灰黄色、灰白色厚层粗粒石英砂岩和煤层，煤层厚度达19米多，上部为浅紫灰色页岩或棕灰色铝土质粘土岩、黑色页岩、浅黄色、灰白色粗砾或含砾长石质石英砾岩及浅灰色粉砂岩、粘土页岩，顶部有20厘米厚之菱铁矿。下段岩性：下部为灰白色、浅黄色石英砂岩，灰色、深灰色粉砂质页岩、页岩及黑色页岩的互层，上部为煤层及浅褐棕色粘土岩，黑色页岩及铝土质粘土岩。出露于准格尔旗东部榆树湾——哈岱高勒等广大地区。其地层与下伏地层接触关系为平等不整合。厚56.66米。

中、上石炭统是本区沉积矿产埋藏最丰富的地层。本溪组中的菱铁矿、褐铁矿、黄铁矿、高铝矾土、铁矾土，太原组中的煤及耐火粘土、陶瓷原料，具有工业价值。

二迭系下统

山西组：以不同粒度的长石质石英砂岩为主，夹粉砂质页岩、页岩、粉砂粘土岩及少量砂砾岩、菱铁矿。粗粒砂岩呈灰白浅黄色，往往含有石英小砾石。风化后在岩层中常可见到铁质晕圈。细砂岩、粉砂岩呈灰色、青灰色，粘土岩呈浅灰、棕灰色。由东向西岩性变粗，厚度变薄，与下伏地层呈平行不整合接触。出露于准格尔旗东部榆树湾—哈岱高勒等广大地区。厚74.27米。

二迭系上、下统

石盆子群：上部为紫红色泥岩、粉砂质泥岩、灰绿色泥质粉砂岩与砾状砂岩、含砾石砂岩、砂岩不等厚互层，并夹铝土质泥岩，顶部为泥质砂岩。下部为灰白色含砾石砂岩、砾状砂岩、砂岩和暗紫红、紫红色泥岩粉砂岩夹砾岩、铝土质泥岩。由上而下岩性变粗。出露于准格尔旗长滩、大饭铺等地。厚287.01米。

二迭系上统

孙家沟组：紫棕色泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩及薄层灰色中粗粒砂岩呈不等厚互层，偶夹薄层含砾石砂岩和泥岩，本组地层以泥质岩占优势，与下伏地层呈连续沉积。出露于准格尔旗马栅、海子塔，达拉特旗乌兰格尔、元宝湾等地。厚324.09米。

中生界（Mz）

三迭系下统

刘家沟组：上部为紫红色、灰绿色、灰白色砂岩与含砾石砂岩呈不等厚互层，夹少量暗褐色泥岩及粉砂质泥岩。砂岩成分以石英为主，含少量长石及黑色矿物。分选差，灰质胶结，砾石成分为石英岩、石英片岩、花岗岩、片麻岩等。下部为灰绿色、紫红色砂岩夹紫红色泥质砂岩，砂质、粉砂质泥岩，由东往西上部岩性变细，泥质岩夹层增多，加厚，下部变粗，为含砾石粗砂岩。再往西至杭锦旗井下，为一套灰紫色含砾石砂岩；上、下两套地层不可分，向东变细，砾石含量相应减少。与下伏地层呈整合接触。出露于准格尔旗长滩、纳林；达拉特旗庆丰圪台、乌兰格尔等地区。厚738.99米。

和尚沟组：上部为灰绿色、灰紫色、紫红色砂岩与棕红色、棕褐色泥岩成不等厚互层，夹少许含砾石粗砂岩及砂岩。下部灰绿色、灰紫色中—粗粒砂岩，夹泥岩薄层，本组地层由东向西厚度逐渐变薄，岩性由细变粗。出露于准格尔旗敖斯润陶亥、德胜西，达拉特旗庆丰圪台、高头窑等地区。厚135米。

三迭系中统

纸坊组：上部为灰绿色、灰白色块状含砾石中—粗粒砂岩与暗紫色粉砂质泥岩互层，成分以石英为主，长石次之。分选及磨圆度均差，灰质胶结、坚硬。泥质岩含泥较纯。下部为灰绿色、黄绿色、灰紫色块状含砾石中粗粒砂岩夹紫红色粉砂质泥岩。砂岩胶结疏松。与下伏地层为连续沉积。出露于准格尔旗敖斯润陶亥、大路峁，东胜市库伦沟，达拉特旗高头窑等地。厚231.5米。

三迭系上统

延长组：本组共分五段。伊克昭盟境内所见系第三至第五段，且不可分。其岩性为：黄绿色、灰白色含砾中——粗粒砂岩，局部含砾石，中夹紫红色、暗绿色砂质泥岩。东胜市以西顶部为黑色油页岩、页岩及含砾石砂岩，其下为灰绿色泥岩、细砂岩含黄铁矿晶体，油页岩含油，性脆且硬，中部为灰绿色、灰白色细砂岩及灰绿色中粒砂岩，下部为灰绿色细砂岩夹黑色砂质泥岩。砂岩成分以石英为主，微含白云母碎片，与下伏地层呈假整合接触。出露于东胜市哈拉沟一带。厚84.7米。

侏罗系中、下统

延安群：其岩性可分四段：

第一段：黄绿色粗砂岩，含砾石砂岩，深灰绿色、紫红色砂质泥岩，油页岩及煤和泥煤互层。底部为有泥炭夹层之中粗粒砂岩。砂岩成分主要为石英，长石约占20％，多分化为高岭土颗粒。分选好，滚圆度差，灰质胶结，具交错层理，最底部有石英和花岗岩砾石。各地厚度不一，部分地区如达拉特旗吴四圪堵一带缺失。与下伏延长组地层为不整合接触。厚144.9米。

第二段：灰绿色泥岩，质纯，含炭质碎片。底部为黑灰色含砾石砂岩。砾石直径可达5厘米。中部夹二层薄煤，与下伏第一段地层呈假整合或不整合接触。厚10.98米。

第三段：该套岩层组成两个，正旋回。上半部由灰色泥岩和煤层、煤线组成，下半部为灰白色砂岩、含砾石砂岩和砾状砂岩，最底部为砾岩。厚66.67米。

第四段：上部为灰、黄、褐色泥岩，油页岩，下部为高岭土质砂岩，底部为灰白色及灰黄色粗粒—砾状砂岩。砂岩以石英为主，高岭土约占10～15％，含黄铁矿及绿色斑点。厚20.16米。

本群各段地层广泛分布于东胜市、准格尔旗广大地区，以及达拉特旗部分地段。

侏罗系中统

直罗组：这是一套半干旱气候条件下形成的河流相沉积。岩性为灰紫色、褐红色、灰白色泥岩，砂质泥岩，砂岩，高岭土质砂岩，灰质砂岩，含砾石及砾状砂岩，夹煤层及煤线10层。岩性横向变化大。与下伏地层呈假整合接触。厚116.29米。出露于准格尔旗准格尔召及东胜市以北罕台川、高头窑等地。

安定组：这是一套干旱气候条件下形成的内陆湖泊沉积。岩性为灰绿色细砂岩，紫红色泥岩，含砾石砂岩，砂质泥岩。中、下部为褐黄色、灰白色、黄色块状粗粒砂岩。出露于准格尔旗准格尔召及东胜市以北罕台川、高头窑等地。厚48.54米。上述侏罗系地层厚度实测于柳沟、隆昌湾—白家渠一带。

白垩系下统

志丹群：共分七段。

第一段缺失。

第二段：棕紫色发育泥裂的泥岩，砂质泥岩，中—粗粒长石砂岩和砾岩，砾状砂岩交错层发育。具韵律层，砂岩局部硅质胶结。砾岩从下往上减少，砾石成分以花岗片麻岩，花岗岩为主，往上花岗岩增多。底部以紫红色泥岩为主，岩性变化不大，往西夹火山碎屑岩。与下伏地层呈假整合接触。出露于东胜市南部布日都梁一带。厚354.14米

第三、四段：棕红色、灰白色、黄绿色中—粗粒砂岩与黄绿色、姜黄色砾岩、砾状砂岩，呈不等厚互层。罕台川以东厚度变薄，砾石增多加厚。向西厚度加大。但砾岩减少，且颜色也变得单一，主要为黄色。厚204.43米。

第五段：上部为黄褐色、黄绿色砾状砂岩，粗粒砂岩、砾岩夹泥质砂岩；下部为灰绿色、黄色含砾石—砾状砂岩与砖红色砾状砂岩互层。并有一层厚约7米之玄武岩呈层状侵入。与第三、四段地层为连续沉积。东胜以北区由于古隆起影响，缺失第三、四段地层，并超覆不整合于侏罗系及一切更老的地层之上。本段地层主要出露于东胜市、鄂托克旗以北地区。厚199.59米。（保尔斯太沟实测）。

第六段：自下而上可分为四套岩性组合：

上部黄绿色细—中粒砂岩，褐黄色砾状砂岩，砾岩呈不等厚互层夹薄层泥质粉砂岩；下部为灰绿色、黄绿色细—粗粒砂岩与灰绿色、紫红色泥质粉砂岩、泥岩互层。

灰绿—黄绿色粉砂岩和含砾石砂岩呈不等厚互层，其中，夹砂质灰岩、砾岩、砂岩及页岩。

黄绿色、灰绿色、紫红色砂质泥岩与中细粒砂岩呈不等厚互层，夹砾石、砾状砂岩及灰质砂岩。

黄绿色、灰绿色细砂岩及灰质细砂岩，顶部为砾岩，底部为砾状粗砂岩。

本段地层出露于毛不浪沟、哈什拉川，准格尔旗东北部喇嘛湾等地。在保尔斯太沟和喇嘛湾有伊丁玄武岩或灰绿岩侵入。本段与下伏第五段地层为连续沉积。当缺失第五段时，则超覆不整合于侏罗系—前震旦系地层之上。厚417.73米（毛不浪沟实测）。

第七段：灰白色、褐黄色大块状含砾石砾状砂岩，局部呈砾岩泥粗砂岩、泥岩、泥质粉砂岩。铁质或高岭土质胶结，分选差。砾石成分以酸性火成岩为主，与下覆地层为连续沉积。出露于准格尔旗东北部大路村、喇嘛湾一带。厚155.03米。

新生界（Kz）

第三系上新统

下部为黄色粉砂质泥岩与泥质粉砂岩互层，中夹细砂岩，泥质砂岩各一层，含灰质结核。底部有一层厚2米之黄褐色砾状粗砂岩。上部为桔黄色、土黄色泥质粉砂岩。中部夹灰白色、肉红色细砂岩。粉砂岩中含灰质和砂质结核及变质岩小砾石。胶结疏松，层理不显。砂岩成分以石英为主，长石次之。灰质胶结，分选较差。本统地层不整合于一切老地层之上，主要出露于准格尔旗、东胜市等广大地区、厚309.97米（喇嘛湾钻井5孔实测）。

第四系

以黄色黄土层、砂层和浅土红色红土层为主，夹黄色砾石层及粘土层。黄土层具垂直节理，水平层理和微细交错层，顶部为浅灰白色白垩土，底部为不稳定之泥炭层。黄土层多分布在河流、阶地、山梁及缓坡地带，砂层多分布于河床、河漫滩和广大沙漠区。不整合于一切老地层之上。厚166.1米（东胜市东南实测）。

2.伊克昭盟西部地区地层

太古界（Ar）

桑干系

黑云母斜长石片麻岩，含石榴石、石墨黑云母斜长片麻岩，砾状大理岩夹石英片岩，大理岩，黑云母角闪石片岩，长英变粒岩，方柱透辉石岩（夹贫磁铁矿），透辉大理岩（夹贫富磁铁矿层），角内斜长片麻岩，混合质角闪二长片麻岩。

古生界（Pz）

震旦系下统

以白色石英砂岩为主。下部厚层状呈粉红色，具明显交错层；中、上部为薄层状，有明显波痕，龟裂构造。中、下部夹有紫色及绿色泥岩，下部为暗紫色泥质砂岩及砂质泥岩，有底砾岩与下覆岩系呈不整合接触。厚300.05米。

寒武系下统

毛庄组：浅灰色灰岩，灰白色石英砂岩及含砾石砂岩。与下覆地层呈假整合接触。厚29.6寒武系中统

徐庄组：灰色鲕状灰岩，竹叶状灰岩，灰岩、灰绿色页岩，浅灰黄色白云质灰岩，浅灰紫色石英砂岩，底部为砾岩，自南而北页岩减少。岗德尔山以北有石英砂岩。厚158.2米。

张夏组：灰色鲕状灰岩，竹叶状灰岩，灰绿色页岩，深灰色灰岩，灰色泥岩夹蠕虫状灰岩及泥质条带灰岩。厚205.8米。

寒武系上统

崮山组：灰、深灰色灰岩，灰色白云质灰岩，含铁质结核，厚107.8米。

奥陶系下统

三道坎—桌子山组：灰、深灰色灰岩，底部为浅红色石英砂岩，白色白云灰岩。灰岩厚层呈块状，具缝合线及豹皮构造。含砾质和泥质条带及硅质结。与下覆地层呈假整合接触。厚414米。

克里摩里组：灰黑色薄层灰岩。中、下部为淡灰色薄层泥质灰岩及两层黑页岩。灰岩往上质变纯。厚216.7米。

奥陶系中统

乌拉力克组：黑色页岩，纸状至页状，中部夹—层灰色砾岩，厚度不稳定。未见顶。厚33.3米。

拉什仲组：绿灰色，灰色灰质砂岩，灰绿色页岩及泥岩为主。砂岩为细粒，往上有粉砂岩。未见顶底。厚129.0米。

上述各时代地层厚度实测于岗德尔山南端阿不切亥沟。

石炭系上统

太原组：上部为灰色页岩，灰色砂质页岩，浅灰色白色砂岩互层。普遍含铁质结核，并夹可采煤层；下部为灰白色中—粗粒砂岩，砾状砂岩。被铁质浸染。与下伏地层呈假整合接触。厚79.82米（黑龙贵煤矿实测）。

二迭系下统

山西组：上部为黄绿色砂质泥岩，泥岩互层，并夹薄层煤；中、上部为灰白色、黄绿色砂岩；中、下部为黄绿色砂质页岩，灰绿色泥岩，炭质页岩，可采煤层。下部夹一层灰黑色铝土岩，底部是一层白色厚层状砂岩。与下覆地层呈整合接触。厚78.79米（黑龙贵煤矿实测）。

二迭系上、下统

石盒子组：顶部为浅灰绿色泥岩，厚37.2米，质较纯。中、下部为粗粒，黄绿色、灰绿色混杂的长石砂岩，砾状长石砂岩，局部为细砾岩。具交错层理，夹砂质泥岩、硅质泥岩、页岩。含菱铁矿结核，铁质砂岩结核，局部含高岭土质。厚450米（桌子山库里亚哈沙图实测）。

二迭系上统

孙家沟组：上部为黄绿色砂质泥岩、泥岩互层，并夹薄煤层。中、上部为灰白色、黄绿色砂岩；中、下部为黄绿色砂质页岩，灰绿色泥岩，炭质页岩，可采煤层。下部夹一层灰黑色铝土岩；底部为白色厚层状砂岩。厚237米（桌子山库里亚哈沙图实测）。

中生界（Mz）三迭系下统

刘家沟组：浅灰、紫色中—厚层块状细—粗粒砂岩，含砾石及砾状砂岩。具交错层理。偶夹薄层紫红色泥岩，含铁质结核。厚度为414.5米。

和尚沟组：顶部为灰紫色泥质粉砂岩，局部有灰绿色斑点；下部为浅肉红色砾状砂岩。紫红色中粒长石砂岩，局部有紫色铁质浸染斑点及褐色砂质泥岩；中部为浅肉红色粗粒长石砂岩，含砾石砂岩，夹泥岩碎块；下部为含砾石砂岩、泥质砂岩及粉砂质泥岩，呈等厚互层，厚115米。

三迭系中统

纸坊组：灰绿色、暗紫棕色、灰绿斑点泥质粉砂岩，棕色砂质泥岩及中—粗粒砂岩，细砾岩，具交错层理，底部为砾岩浅肉红色及浅紫灰色含砾石砂岩。砂岩成分以石英为主。夹零星暗紫色泥岩及灰绿色砂岩，并有铁质结核。与下覆地层呈假整合接触。厚69.5米。

三迭系上统

延长组：本组地层自下而上分五段。

第一段：顶部是灰绿色高岭土质长石中粒砂岩—细粒砂岩，夹砂质泥岩；中、下部为砂岩；底部为砾状砂岩及含砾石砂岩。与下覆地层呈假整合接触。厚61.5米。

第二段：上部为灰黑色砂质泥岩，浅灰绿色细砂岩、粉砂岩和泥岩；顶部为劣质油页岩；中部为浅绿色泥质粉砂岩，细砂岩互层，含煤线，夹砂质泥岩；下部为灰黑色泥岩、浅灰绿色砂质泥岩及绿色长石中粒砂岩互层。厚135.5米。

第三段：为灰色—灰白色细—中粒砂岩，中夹深灰色泥岩，砂质泥岩及粉砂质泥岩。可分上、中、下三个沉积旋回，夹不规则煤线，含有高岭土。厚252米。

第四段：上部为灰色细—中粒砂岩，偶夹煤线；中部为褐灰色砂质泥岩，性脆，坚硬且具滑感，厚2米；下部为灰色细—中粒砂岩；底部是灰色细砂岩夹深灰色泥岩，砂岩为块状厚层细砂岩。厚123.5米。

第五段：顶部为黑色油页岩，黑色页岩及含砾石砂岩；其下为灰绿色泥岩、细砂岩、黄铁矿结晶、油页岩；中部是灰白色、灰绿色细砂岩及灰绿色灰质中粒砂岩，层面上因云母富集，形成黑色条带。下部灰绿色细砂岩夹黑色砂质泥岩，含灰质结核。厚139.5米。

侏罗系中、下统

延安群第五—二段：顶部为浅灰色细砂岩、泥质粉砂岩、深灰色砂质泥岩、泥质砂岩夹薄层油页岩、碳质泥岩及灰色灰质中粒长石砂岩。局部有黄铁矿及石膏充填。油页岩具层理；中部灰绿色细砂岩，泥质粉砂岩，灰黑色泥质粉砂质，粉砂岩，细砂岩互层，含泥灰岩及结晶完好的黄铁矿晶体，夹薄层石膏，含炭质。有煤线及薄层煤。下部为灰白色砂岩，灰色砂质泥岩，粉砂岩。含炭化植物碎屑、煤线和煤层。与下覆地层呈假整合接触。厚242米。

侏罗系中统

直罗组：灰白色绿色粗砂岩夹蓝绿色砂质泥岩，泥岩及泥质粉砂岩，偶见不规则的灰质团块。在中部的砂岩层中含一层煤线。下部为粗砂岩，含砾石砂岩及砾状砂岩，中夹浅灰色细砾岩。厚209米。

安定组：棕紫色泥岩，紫红色细砂岩，暗紫色泥质粉砂岩，呈不等厚互层。层理平整，具干裂（充填有砂岩条带）。底部为石英砂岩，坚硬致密。厚93米。

白垩系下统

志丹群：本群岩性共分六段。

第四段至第一段：上部为桔黄、桔红及红色泥质长石细—粉砂岩，砂质泥岩呈不等厚互层，中夹薄层蓝灰色，灰绿色粗—细粒长石砂岩和含砾石砾状砂岩，岩性稳定；下部为灰棕紫红色山麓堆积的细—巨砾岩。与下覆地层呈不整合接触。厚652.32米。

第五段：可分为上、下两个岩性段。下段岩性：下部为紫红色，棕红色块状厚层中粒长石砂岩夹薄层砂质泥岩，泥质粉砂岩。泥岩中含灰质结核，具泥裂；中部为紫红色、灰绿色细—粗粒长石砂岩；上部为紫红色中—细粒长石砂岩；呈不等厚互层。砂岩具斜层理，泥岩夹龟背化石。厚337.79米。上段岩性：暗紫红色、紫红色含砾石—砾状粗—中粒砂岩，泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。泥岩组成不等厚互层，顶部含泥质结核。厚233.5米。

第六段：上部为棕红色、褐灰色灰质泥岩及灰质页岩，泥岩中夹灰质砂岩及泥灰岩；下部为含砾石灰质粗—中粒长石砂岩与粉砂岩、页岩、粉砂质泥岩。厚177.74米。

上述地层厚度实测于桌子山东麓。

白垩系上统

上部为棕红色、棕褐色粉砂质泥岩与浅棕红色粉砂岩，成不等厚互层。下部为棕红色，肉红色长石中—粗粒砂岩。与下覆地层接触关系不清。厚188.78米。

新生界（Kz）

第三系下统

自下而上可分三个岩性段：

第一段：浅红灰色、灰黄、灰绿色、灰白色块状粉—细砂岩与棕红色泥岩、粉砂质泥岩互层。下部为石膏层（片状结晶）。底部是砾岩层。与下覆白垩系地层呈不整合接触。厚度为146.06米。

第二段：黄绿色粉—细砂岩与粉砂质泥岩呈不等厚互层。下部为棕红色砂质泥岩，含锰质结核。上部含灰质结核，底部为断层，与下覆地层断开。厚121.17米。

第三段：黄棕色粉—细砂岩与黄灰色细砾岩，呈不等厚互层，并夹灰黄、灰绿色泥质细砂岩。厚100.32米。

第四系

黄灰色细砾岩，横向变化较大，有时可变为黄棕色细砂岩（夹薄层粘土）和残积、坡积、洪积碎石，砂土及砂砾石，洪积砂砾、砂质粘土、冲积粉细砂、砂粘土，风积粉细砂，与下覆地层呈不整合接触。厚56.8米。

上述地层厚度实测于敖包托—罗布召—察汗铁路一带。

伊克昭盟地层剖面图 :