以渤海湾盆地东营凹陷北部陡坡带东段民丰—盐家地区古近系沙河街组四段（沙四段）深层砂砾岩为例，通过岩心和扫描电镜观察、薄片鉴定、流体包裹体、粘土矿物X射线衍射、镜质体反射率、岩心物性和烃源岩热解参数分析等方法，结合构造演化和岩浆活动背景、地层埋藏史和油气成藏史等研究成果，明确深层砂砾岩中的深部热流体作用标记和时间，并初步探讨其地质意义。结果表明：研究区沙四段砂砾岩中存在爆裂角砾、立方体黄铁矿等和伊/蒙混层-铁白云石-磷灰石、伊/蒙混层-磷灰石-黄铁矿、绿泥石-磷灰石-黄铁矿、磷灰石-黄铁矿等反映深部热流体作用的岩石学特征和矿物（组合）；粘土矿物的垂向演化过程中出现伊/蒙混层比值异常增大、高岭石含量短暂激增的现象；在埋深3 400～4 800 m处游离烃含量（S1）和裂解烃含量（S2）异常高，埋深5 500 m处S1和S2较低，而热解峰温(Tmax)异常高，在埋深4 269～4 800 m处的石英裂缝内有异常高温包裹体；天然气稳定碳同位素中δ13CCO2值大于-8‰，具有无机成因特征，且具有与深部富CO2热流体作用相关的NaHCO3型地层水。以上现象均反映出民丰—盐家地区沙四段砂砾岩在馆陶组-明化镇组沉积时期经历了富CO2幔源成因的深部流体活动。深部热流体进入砂砾岩储层后对物性起到双重改造作用：引发破裂和促进溶蚀从而改善储层物性；沉淀自生矿物堵塞孔隙，阻碍流体运移，损害储层物性。此外，深部热流体参与沙四下亚段烃源岩热演化及油气生成过程，对烃源岩排烃和原油裂解具有潜在影响。