物源分析对于追溯源-汇过程、明确有利储层展布规律具有重要意义。渤海湾盆地东营凹陷孔店组-沙河街组四段(沙四)下亚段是盆地裂陷初期充填的一套红色沉积,受多个物源共同控制,但其物源方向仍存在争议。为明确该时期物源发育特征,系统开展了砂岩碎屑组分统计、重矿物分析、泥岩全岩主量和微量元素地球化学测试以及碎屑锆石U-Pb同位素年龄研究。结果显示:(1)东营凹陷孔店组-沙四下亚段砂岩主要为岩屑质长石砂岩,成分成熟度较低,岩屑成分以变质岩和岩浆岩为主。(2)重矿物类型主要有锆石、石榴石、钛铁矿和磷灰石等。(3)泥岩全岩主量元素具有高硅、高铝和富碱的特征,微量元素中Li,Cr和Cs元素相对富集,稀土元素表现为轻稀土富集和Eu元素负异常的特点。(4)碎屑锆石U-Pb年龄范围为2 817~75 Ma,呈现多峰特征,主要年龄区间有175~130,315~250,1 900~1 855 Ma和大约2 500 Ma。研究表明,东营凹陷孔店组-沙四下亚段沉积时期具有强烈构造活动背景下的复杂母岩供源条件,母岩主要有太古宇中-酸性岩浆岩和变质岩、古元古界中-基性岩浆岩、下古生界碳酸盐岩以及中生界中-基性岩浆岩,中生界和古生界碎屑岩的再旋回对孔店组-沙四下亚段物源也具有重要贡献。结合区域构造背景和凸起区母岩性质,认为研究区在孔店组-沙四下亚段沉积时期以发育近源沉积体系为特征,主要有滨县-陈家庄体系、广饶体系和鲁西-青城体系等3大物源体系。