论文利用50余口岩心、测井资料及样品测试结果的综合分析,对鄂尔多斯盆地东北缘本溪组~山西组自然伽马高异常层的特征、成因及其地质意义进行研究。在研究区本溪组~山西组地层中共识别出8层自然伽马高异常层(自底至顶依次编号为Ga~Gh),其中,本溪组底部(Ga)、晋祠组8、9#煤层底部(Gc)和山西组5#煤层底部(Ge)三层具有全区可追踪性和对比性。基于异常层粘土矿物组成、测井响应和放射性元素组合等综合分析,指出三层主要伽马异常层岩石类型以火山蚀变粘土岩为主,并结合Ga、Gc和Ge异常层厚度和幅值等参数,查明了Ga、Gc和Ge异常层的平面分布规律,整体呈NW-SE变薄、降低的趋势。并探讨了其它引起自然伽马高异常的岩石类型,如炭质泥岩、火山蚀变凝灰岩和侵入岩等。结合内蒙古造山带同沉积期的岩浆活动研究成果及研究区的沉积相展布探讨了自然伽马高异常层发育的控制因素。研究表明,晚石炭世—早二叠世,受古亚洲洋板块向华北板块不断俯冲、消减的影响,内蒙古造山带于晚石炭世本溪期、晋祠期和早二叠世山23期等发生过多期中酸性火山喷发事件形成了富含U、Th元素的火山物质,构成Ga、Gc和Ge等主要自然伽马高异常层的物质基础。沉积环境制约了U、Th等放射性元素的迁移和富集,其中具较强水动力条件和氧化环境的沉积环境(如水下分流河道、障壁砂坝等)利于U、Th等放射性元素的迁移,而具还原和较弱水动力条件的沉积环境(如泻湖、泥坪、泥炭沼泽、分流间湾等)形成对放射性元素具较强的吸附性能的暗色泥质沉积物,促进了U、Th元素的沉淀富集,利于自然伽马高异常层发育。从烃源岩演化和精细的地层划分对比两方面探讨了自然伽马高异常的地质意义。研究表明,Ga、Gc、Ge层的平均生热率占盆地岩层平均热流值的比重分别为74%,36%和32%,认为异常层段岩层U、Th等放射性元素释放的热量具较大的热流值贡献,加速了烃源岩的热演化;自然伽马高异常层具自然伽马曲线形态呈“指形或剑形”、高钍铀、高声波时差、低电阻和中—低密度、层位稳定、分布广泛等显著的识别标志,在无芯钻井及缺乏海相标志层的陆相井区,可利用自然伽马曲线响应、辅以其它测井曲线开展精细的小层划分与对比。