重矿物是指碎屑岩中密度大于2.86g/cm3的陆源碎屑矿物，在砂岩中的含量一般小于1%，根据重矿物含量、组合特征及其在平面的展布可以反映母岩类型及物源方向。上三叠统延长组（以长6段为主），盆地主要的重矿物有锆石、石榴子石、白钛矿、电气石、金红石及少量硬绿泥石、绿帘石和榍石等。白钛矿普遍含量较高，这与部分自生白钛矿有关，因此不作为判别依据。根据不同母岩对应的重矿物特征（表2-4），可以推断影响盆地的母岩类型主要为变质岩和酸性岩浆岩。
表2-4 常见矿物组合及其母岩类型
盆地东北部靖边、安塞一线以东属于榍石+绿帘石+石榴子石不稳定组合区，向西南方向，逐渐过渡为安边—五里湾地区石榴子石组合区，新安边—铁边城—吴旗地区高锆石+石榴子石组合区（图2-28）。
盆地西北部汝箕沟—磁窑堡—石沟驿地区为绿帘石—石榴子石组合区。绿帘石主要来源于高级变质岩系，是一种抗风化能力弱的不稳定矿物，形成于短时间近距离搬运、快速沉积的产物。汝箕沟不稳定的绿帘石含量较低而榍石含量较高，磁窑堡、石沟驿地区绿帘石含量明显增加，达20%以上，但同时石榴子石含量有所降低而锆石含量有所增加。从重矿物标型特征来看，汝箕沟与石沟驿一带比较一致，锆石为柱状，磨圆度较好。石榴子石为粒状，贝壳状断口，可以推测汝箕沟与盆地盐定三角洲属于同一物源组合区。向南至南部至姬塬地区，重矿物组合则以高石榴子石+锆石组合为主，不含绿帘石，明显的区别于北部的汝箕沟—石沟驿地区。由北向南稳定重矿物组合增加趋势表明研究区北部存在东北和西北两个沉积水动力区。
盆地西部环县以西，通过对宝积山、油井山、炭山、窑山等野外剖面的三叠系T3y3岩石样品做重矿物分析，发现露头区与盆地内环26井、环41井的重矿物组合特征相似，均为高石榴子石+锆石组合，石榴子石含量一般在50%以上，锆石含量一般为20%～40%，向东至环20井，石榴子石含量66%，锆石含量29%，重矿物组合特征仍一致。但继续向东至耿8、环30、剖18一线及其以东地区锆石、金红石含量明显增大，一般在60%以上，石榴子石含量明显减少为10%～30%之间。由此表明，延长组沉积期，盆地
图2-28 鄂尔多斯盆地上三叠系延长组长6段重矿物组合分区及其物源方向分析图
西部沿河西走廊有水系介入，由于重矿物组分突变明显，认为环县地区为该体系的末端。
盆地西南部策底坡剖面以锆石+石榴子石组合为主，向西南至镇原、西峰地区，稳定重矿物锆石、金红石、电气石含量逐渐增加，而次稳定石榴子石以及不稳定重矿物榍石、绿帘石含量逐渐减小，至庆阳、城壕、华池地区锆石含量已达60%以上，重矿物为锆石+金红石+电气石组合。
盆地南部鳞游澄水河剖面重矿物组合特征为高石榴子石+锆石，向北至长武、正宁地区，锆石、电气石含量逐渐增加，重矿物为高锆石+电气石组合。