东营凹陷沙河街组四段上亚段是重要烃源岩和非常规油气资源的储层,具有重大页岩油气勘探潜力。本文综合岩心、薄片、XRD矿物含量分析、主微量元素和测井等数据,在岩相学、沉积学、元素地球化学以及T-R(湖进-湖退)层序理论的指导下,详细的研究了东营凹陷沙四段上亚段页岩的岩相特征及其沉积过程、岩相发育与层序耦合关系以及古气候和湖泊的演化过程。结果表明,沙四段上亚段页岩自下而上主要由硬石膏薄夹层页岩相组合、含粉砂富粘土质页岩相组合、块状灰质页岩相组合和纹层状灰质页岩相组合等四种岩相组合组成,各岩相组合分别沉积于干旱气候条件下的盐湖环境、前三角洲环境、浅湖环境和潮湿气候条件下的深湖-半深湖环境。页岩岩相组合的垂向演化与沙四段上亚段划分出的四个体系域的纵向分布具有明显的耦合关系,且揭示了沙四段上亚段沉积时期古气候由干旱转变为潮湿,同时湖盆由面积较小、深度较浅的小型湖泊演化为面积较大、深度较深的大型湖泊,并推断古气候的变化和控盆正断层的活动是控制研究区古湖泊演化的两个重要因素。