【目的】山西地堑系因其独特的大地构造位置成为研究中国东部晚新生代变形的热点地区，然而受露头剖面的局限，目前少有报道地堑系盆地完整的沉积环境演化的工作，对进一步认识地堑系演化过程造成了困难。【方法】通过太原盆地ZK01钻孔揭露的约8.1 Ma以来的详细沉积记录，开展了沉积环境和物源分析工作。【结果和结论】沉积环境分析表明太原盆地经历了河流—三角洲/湖泊—河流的沉积环境演化过程，其中分别在5.8～4.4 Ma和2.2～1.6 Ma发育两期覆盖整个太原盆地的湖泊。物源分析表明在5.8 Ma前后存在物源转变。5.8 Ma以前物源主要来自东部太行山脉的侏罗系石英砂岩；5.8 Ma以后物源转为以三叠系长石砂岩为主，同时吕梁山北部的变质岩和火山岩碎屑进入盆地，表明汾河开始流入太原盆地。太原盆地沉积环境演化与区域古气候和构造的关系，表明盆地的湖泊扩展过程主要受构造沉降控制，是青藏高原东向扩展作用的构造—地貌响应。