渤中凹陷是渤海湾盆地最重要的含油气盆地之一。目前,伴随着对渤中凹陷油气勘探程度的日益加深,有关渤中凹陷湖相优质烃源岩的形成机理及发育模式研究也显得越来越重要,成为制约该区进一步油气勘探的难点和重大科学问题。本次研究,利用有机地球化学、无机地球化学、扫描电镜、全岩X衍射、古生物鉴定等实验数据,在高分辨率层序地层划分基础上,通过优质烃源岩评价指标的构建,对渤中凹陷沙河街组烃源岩进行了评价、重建了研究区古湖泊沉积环境、探讨了烃源岩发育要素,最终分析总结了沙一段与沙三段湖相优质烃源岩的形成机理与发育模式。本次研究,以渤海湾盆地古近系层序地层划分方案为基础,依据地球化学、地球物理及古生物资料,对渤中凹陷沙一段与沙三段烃源岩高精度层序地层开展了分析,将沙一段、沙三段各三级层序进一步细分为分为湖扩体系域（EST）和湖退体系域（RST）两个四级层序,EST和RST之间的界面为凝缩段,一般具有异常高的有机质丰度、较低的长英质与Al2O3含量、较高的粘土矿物含量,还含有较高的黄铁矿。针对前人利用统计学方法确定优质烃源岩有机质丰度下限的不足,本次研究,利用岩石热解数据,通过计算原始有机质丰度与生排烃量,得到烃源岩排烃量剧增时的残余有机质丰度下限,确定沙一段与沙三段优质烃源岩TOC下限为2.00%。对沙一段与沙三段烃源岩评价认为,两套烃源岩有机质丰度较好,沙一段烃源岩TOC介于0.48-11.61%,平均为2.85%;沙三段烃源岩TOC介于0.92-17.50%,平均为3.21%。有机质类型以Ⅱ型为主,含部分Ⅰ型干酪根,Ⅲ型干酪根相对较少,有机质演化进入低熟到成熟阶段,母质来源为藻类等低等水生生物与陆源高等植物的混源,藻类等更占优势。垂向上,沙三段优质烃源岩较沙一段更发育,凝缩段是沙三段优质烃源岩发育的重要位置;平面上,渤中凹陷沙一段优质烃源岩主要分布于沙南地区,沙三段优质烃源岩主要分布于渤中、黄河口地区。本次研究运用孢粉和X-衍射数据分析了研究区烃源岩发育的古气候。沙三段孢粉主要以双束松粉属-榆粉属（Pinuuspollenites-Ulmipollenites）组合为主,二者含量均超过50.00%。沙一段双束松粉属-榆粉属（Pinuspollenites-Ulmipollenites）含量明显降低,不超过50.00%,榆粉属（Ulmipollenites）与枥粉属（Carpinipites）含量则明显增长,达到30.00%,还出现了麻黄粉属（Ephedripites）,含量超过沙三段一倍。粘土矿物数据显示沙三段高岭石含量明显高于沙一段,伊利石含量低于沙一段。研究表明,沙三段古气候相对温暖潮湿,沙一段则相对炎热干旱。本次研究运用地化及藻类等古生物鉴定资料分析了研究区烃源岩发育的古水体盐度。沙三段短棘盘星藻（Pediastrumboryanum）和多刺甲藻属（Sentusidinium）组合为主,沙一段则以多刺甲藻属（Sentusidinium）为主,且藻类分异度明显降低。地化数据显示,沙一段具有相对沙三段更高的伽马蜡烷指数、Ba、CaO含量及Ca/（Ca+Fe）比值。总体上沙一段水体盐度为微咸水-半咸水,而沙三段为淡水-微咸水。本次研究恢复了研究区两套烃源岩的沉积速率。沙一段沉积速率平均仅为3.25cm/ka,沙三段沉积速率平均为22.64cm/ka。通过沉积速率与有机质丰度的分析,认为沙一段较低的沉积速率对有机质具有聚集效应,沙三段较大的沉积速率对有机质具有稀释效应。沉积速率对有机质起稀释效应的最低值为4.47cm/ka。本次研究计算了研究区两套烃源岩的古生产力并探讨了其主控因素。研究中重点分析了前人在古生产力评价方面的不足,指出对古生产力的评价不能忽视生产力的时间属性,并推导出适合已生排烃烃源岩地层的古生产力计算公式。研究认为沙三段古生产力平均为1055.84 g C/（m2.a）,沙一段平均为103.55 g C/（m2·a）。古气候与营养盐输入是控制古生产力的主要因素,其中沙三段古湖泊的富营养化形成了沙三段较高的古生产力。本次研究运用地化及微量元素资料研究了该区烃源岩发育的古水体氧化还原特征。Pr/Ph数据显示沙一段与沙三段均具有良好的还原环境,沙一段部分数据点反映了强还原环境。V/（V+Ni）显示沙一段与沙三段均为缺氧环境。沙一段与沙三段异常高的Ph含量与Pr/nC18显示沙一段与沙三段存在水体分层现象。本次研究,在沙三段中发现粒径为5.7μm的草莓状黄铁矿,成为推断沙三段在湖泊中央存在水体温度分层的证据。综合上述研究,认为沙三段优质烃源岩是在高生产力条件下,有机质被沉积速率进行了一定程度的稀释,在水体温度分层形成的保存条件下形成;沙一段优质烃源岩则是在低生产力固定的有机碳被低沉积速率聚集后,在水体盐度较高条件下促使水体中含氧量减小,同时形成水体盐度分层的良好保存条件下形成。沙三段优质烃源岩形成的主控因素为高生产力,沙一段优质烃源岩形成的主控因素为低沉积速率对有机质的聚集效应。