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鄂尔多斯盆地是地质学上的名称，一般称陕甘宁盆地，北起阴山、大青山，南抵陇山、黄龙山、桥山，西至贺兰山、六盘山，东达吕梁山、太行山，总面积37万平方公里，是中国第二大沉积盆地（仅次于塔里木盆地）。
沉积盆地是指地壳上具有相同或相似发育特征（包括沉积特征、应力环境、发育时间和过程）的统一的沉陷单元，当盆地中发育相当厚度沉积物且中心比周围厚得多时，称为沉积盆地。世界最大沉积盆地是哥伦比亚—委内瑞拉所在的南美北部大盆地。
范围横跨陕西、甘肃、山西、宁夏和内蒙古5省区，总盆地本部面积约为25万平方千米。是一个整体升降、坳陷迁移、构造简单的大型多旋回克拉通盆地，基底为太古界及下元古界变质岩系，西降东升，东高西低，坡降极其平缓。
“鄂尔多斯盆地”这一名称来源于其所处的鄂尔多斯高原。在地质研究的过程中，因盆地主体位于鄂尔多斯高原地区，便将其命名为鄂尔多斯盆地。而在日常生活中，人们也会称其为陕甘宁盆地，因为这个盆地跨越了陕西、甘肃、宁夏等地区，这样的名称能直观体现它所涉及的地理区域范围。
早太古代至晚太古代，华北地区处于海洋环境，地壳薄且地幔物质上涌，火山活动频繁，沉积物经多次褶皱隆起、变质，形成华北地台基底雏形，后经早元古代末期的色尔腾山运动，华北地台基本固结稳定，为鄂尔多斯盆地形成奠定基础。
在古生代，受板块运动影响，鄂尔多斯陆块处于陆表海沉积环境，海水来自华北海和祁连海，接受了浅海相的碎屑岩、碳酸盐岩等沉积。早奥陶世马家沟末期和中奥陶世末期的两次中加里东运动，使华北地台大面积抬升、海退，缺失了晚奥陶世至早石炭世的沉积。
自中生代印支期开始，鄂尔多斯盆地受构造应力作用下陷沉降，接受了巨厚的中生代沉积物，成为大型内陆坳陷盆地，为油气等资源的形成和聚集提供了条件。盆地周边的阴山、秦岭、六盘山、吕梁山等山脉在地质历史时期相继隆升，对盆地的形成和演化起到了重要的限制和围限作用，使盆地具有相对独立和完整的地质结构。
整体地势西高东低，鄂尔多斯高原和黄土高原构成盆地主体，地面标高1100-1700米。盆地的东缘、南缘和西缘多以碳酸盐岩山脉环绕，标高1000-2800米；以北为沙漠草原，主要为流动沙丘和草滩，有库布齐沙漠和毛乌素沙漠。
鄂尔多斯盆地资源丰富，煤炭资源储量巨大，埋深2000米以内的煤炭总资源量约4万亿吨，埋深1500米以内的达2.4万亿吨，分布在7个含煤区，5个省区均有分布。煤层气资源丰富，埋深2000米以内煤层气资源量约11万亿立方米，埋深1500米以内约8万亿立方米。
探明铀矿资源占全国的24.5%，此外还有岩盐、水泥灰岩、天然碱、铝土矿、褐铁矿等矿产资源。盆地地下水资源较丰富，且水质良好，基本可满足各种用水要求。盆地内存在一定的地热资源，具有开发利用的潜力。
鄂尔多斯盆地属于北温带半干旱大陆性气候，年平均气温自北向南递增，全年平均降雨量150至600毫米，由南向西北递减，降水分布极不均匀，主要集中在7月、8月、9月。
这种气候条件对盆地内的植被覆盖和水资源分布产生了显著影响，同时也对油气资源的形成和保存起到了关键作用。干旱的气候条件有利于油气资源的保存，减少了地表水对油气层的侵蚀和破坏。
鄂尔多斯盆地作为中国第二大含油气盆地，具有复杂而丰富的地质特征。盆地内沉积了多套地层，包括震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系等，地层发育具有鲜明特征，且经历了多次海侵和海退过程。这种复杂的地质背景为油气资源的形成提供了优越条件。
盆地内天然气烃源岩面积大、分布广，资源类型多样，包括煤层气、致密砂岩气、页岩气等多种类型，天然气资源储量丰富，已探明储量位居全国前列。此外，盆地还蕴藏着丰富的石油资源，勘探潜力巨大。
鄂尔多斯盆地已发现多个重要油气田。
苏里格气田，位于盆地东北部的内蒙古鄂尔多斯市乌审旗境内，勘探面积4万平方千米，是我国陆上第一大气田。其含气层为上古生界二叠系下石盒子组的盒8段及山西组的山1段，气藏为典型的岩性圈闭气藏。
西峰油田，位于盆地西南部的甘肃省庆阳市董志塬上，是储量规模超过4亿吨级的大油田，也是中国陆上石油近十年来发现的规模最大的油田。
长庆油田洪德地区油田，位于甘肃省庆阳市环县洪德地区，地质储量超亿吨级，是整装大油田。
大牛地气田和东胜气田，均位于鄂尔多斯盆地北部。这两个气田是中国石化在鄂尔多斯盆地的重要开发项目。
鄂尔多斯盆地在我国能源战略中占据重要地位，其丰富的油气资源对于保障国家能源安全、促进经济发展具有重要意义。盆地不仅是中国最大的天然气生产基地，也是重要的石油产区，其油气产量在全国占据重要份额。