为查明南堡凹陷古近系东营组三段(东三段)页岩油勘探潜力,基于21个页岩样品矿物学和地球化学研究,剖析了古气候和古环境变化过程及其对有机质富集的影响。结果表明,南堡凹陷东三段页岩非均质性较强,TOC介于0.30%~2.66%之间,S₁+S₂介于0.44~11.41 mg/g之间,HI介于57~466 mg/g TOC之间,以Ⅱ型干酪根为主,处于低成熟至成熟演化阶段。根据多种特征参数的垂向变化趋势,认为南堡凹陷东三段沉积时期,半湿润至半干旱交替型古气候影响着古湖泊环境波动变化,自下而上古水深经历了较浅水→较深水→较浅水、古盐度经历了半咸水→淡水→半咸水、古氧化还原条件经历了弱氧化→弱还原→弱氧化,上述的波动变化影响着有机质差异富集。在偏湿润气候下,水体古生产力高且以较深水的贫氧环境为主,有机质埋藏率高,导致沉积物中有机质富集程度高;而在偏干旱气候下,水体古生产力中等且以较浅水的富氧环境为主,有机质埋藏率低,导致沉积物中有机质富集程度低。由此建立的富有机质页岩发育模式,可为湖相页岩油有利勘探层段选择提供依据。