通过岩心观察和样品测试数据综合分析,在总结前人层序格架研究成果的基础上,对渤海湾盆地济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组三段下亚段湖相泥页岩的多重非均质性特征和演化规律进行研究。结果表明:沙三下亚段为一个三级层序,层序内可识别出湖扩体系域(EST)、早期高位体系域(EHST)和晚期高位体系域(LHST)。岩相组合、矿物组成、藻类化石、有机碳含量和有机质类型都在沙三下亚段层序格架内发生明显的规律性变化。其中,岩相组合方面共识别出6种岩相类型,各岩相的矿物组成从EST到LHST,粘土矿物、石英和长石含量增加,方解石和白云石含量减少,黄铁矿含量在EHST最高。藻类化石在LHST种类及丰度最为发育,有机碳含量在EST最低,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主。沙三下亚段泥页岩含油性受多重非均质性特征综合影响,对比分析认为EHST含油性最好,同时也是最具潜力的页岩油目的层段。