中三叠世末，受印支运动（Ⅰ幕）的影响，东祁连褶皱-断裂带向东逆冲造成基底拆离和盖层滑脱；晚三叠世，因继续受印支运动的影响，盆地与华北地台解体分离，在构造载荷作用下形成挤压前渊盆地，其中冲断叠覆带和深拗带狭窄，后缘隆起、浅拗及拗陷斜坡规模巨大（张渝昌等，1997）。
晚三叠世延长期，鄂尔多斯湖盆具有面积大、水域广、深度浅、地形平坦和分割性较弱的特点（曾少华，1992），其四周因发育有伊盟隆起、晋西挠褶带、渭北隆起和西缘冲断带等古陆而具有充足的物源补给，形成一套含煤、生-储-盖层发育的陆源碎屑沉积建造，构成一个完整的河流→湖泊三角洲→湖沼相沉积演化旋回。在盆地西部，近古陆或古陆边缘地区发育冲积扇、扇三角洲碎屑岩沉积，分布面积虽小但厚度巨大，西部沉积凹陷厚度可达3 000 m以上；盆地北部、东部和东南部则以三角洲的广泛发育为特征，北部沉积厚度小于1 000 m，中东部为1 100～1 400 m（图3-2）。从北部至东南部围绕湖盆边缘依次发育有盐池、定边、吴旗、志丹、安塞、延安、富县和黄陵等几个较大规模（面积为一千至数千平方公里）的湖泊三角洲（均呈向湖盆强烈推进的朵状或鸟足状三角洲），而富县研究区涉及其中的富县三角洲与黄陵三角洲的一部分。
图3-2 鄂尔多斯盆地三叠系延长组等厚图
延长组沉积之后，受印支运动（Ⅱ幕）及随后燕山运动（Ⅰ幕）的影响，全盆一度整体抬升遭受剥蚀。到早侏罗世早期，盆地转为沉降而形成填平补齐式的富县组河流相沉积；中晚期继续沉降形成延安组河流-湖泊三角洲沉积；中侏罗世，燕山运动（Ⅱ幕）又使盆地开始抬升，形成直罗组半干旱湖泊相与安定组干旱河流沉积；安定期后盆地发生了剧烈抬升运动，导致盆地普遍缺失晚侏罗世沉积。
早白垩世初期，盆地东缘上升为山，南缘和西缘也再度上升，形成四周升起、封闭统一的盆地，导致早白垩世沉积范围明显缩小。在此期间，盆地地层、构造型式基本定型，内部形成6个主要构造单元（图3-1），并在单斜背景上叠加了一些轴线向西部天环一带收敛的近东西向延伸的小鼻隆；盆地西倾单斜基本成型，形成了现今盆地西深东浅、南低北高的地向斜；陕北斜坡渐具规模且占据盆地中部广大地区。
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