通过对研究区内沙三段、沙四段取心井段观察及薄片的镜下鉴定，岩性主要是碎屑岩，碳酸盐岩类较少。
一、成分
1.碎屑岩类
沉积岩的岩石组分包括陆源碎屑颗粒、化学沉淀物和充填于碎屑颗粒之间的杂基三种。陆源碎屑颗粒是母岩的继承组分，其特征可反映母岩的性质、类型。化学沉淀物质可分为沉积、成岩、后生等阶段，其中沉积时所形成的化学沉淀物可用来推断古盐度、古酸碱度等。充填于碎屑颗粒之间的杂基可反映沉积时的水动力条件。
（1）陆源碎屑颗粒包括岩石碎屑（即岩屑）和矿物碎屑（石英、长石、重矿物等）。
石英 沙三段石英含量较高，一般为65%～80%，沙四段石英含量稍低。研究区内沙三段、沙四段碎屑岩中石英颗粒总体上表面干净，见波状消光现象。偶见石英表面呈紫色、褐色（盘深1井、临203井）。有时可见次生加大现象。沙四段石英颗粒表面发育有裂缝，见有少量的气液态包裹体，如盘深2井，石英含量50%，分选性、磨圆度较差，成熟度较低。
长石 沙四段、沙三下、中段长石含量较高，一般为20%～30%，而沙三上段含量偏低，为10%左右，如临深1井沙三段上部长石含量为10.8%，以斜长石为主，钾长石较少。薄片中高岭石化的正长石较多，此外可见有双晶纹很细的中酸性斜长石及斜长石绢云母化，少量具有次生加大边。
岩屑 研究区内岩屑含量较高，平均为15%左右，中央隆起带东部商河地区岩屑含量稍低，如商S25-34井沙四段岩屑含量约为5%。由于岩屑是母岩岩石的碎块，是保持着母岩结构的矿物集合体，因此岩屑是提供沉积物物源类型的直接标志。本研究区出现的岩屑类型及各井岩屑含量的变化，推测物源主要来自埕宁隆起，母岩为前震旦系的变质岩、古生界的石英砂岩、中生界的喷出岩及沉积岩。
重矿物 利用重矿物组合及其含量变化追溯物源和恢复母岩，是一种早已被广泛接受的方法，对第三纪盆地更是如此。
研究区内碎屑岩中重矿物种类较多，常见的有石榴子石、电气石、锆石、金红石、绿帘石、榍石、十字石、蓝晶石等十多种。石榴子石无色透明，部分呈淡粉红色；锆石大部分无色透明，呈半自形和自形晶，少数污浊具环带；电气石呈蓝色、无色、绿色，长柱状，多被磨圆。据上述重矿物组合及特征推断母岩类型较多，以酸性岩浆岩、花岗片麻岩为主，次为脉石英、燧石、基性岩浆岩。ZTR指数，即锆石、电气石、金红石的总数，是重矿物组合成熟度的一个度量指数。在本次研究的物源分析中应用效果很好。通过对盘河砂体、临邑砂体、基山砂体ZTR值计算，分别作出它们的ZTR等值线图，判断出盘河砂体、临邑砂体物源来自湖盆西部陵县凸起，基山砂体物源来自北部埕宁隆起。
（2）化学沉淀物质包括胶结物和自生矿物。
胶结物 研究区的胶结物主要为方解石、铁方解石、白云石、铁白云石，形态多为他形粒状及半自形晶体。
自生矿物 薄片中见到的自生矿物种类较少，主要有黄铁矿、菱铁矿等。
（3）杂基
研究区内通过薄片观察，杂基含量在10%左右，颜色混浊，主要为泥质。
2.碳酸盐岩类
研究区内碳酸盐岩主要见于沙四段上部，岩石类型主要为鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩，如盘深2井，碳酸盐岩主要由方解石和白云石矿物组成，方解石含量在95%以上，白云石含量较少。
3.岩石学特征
惠民凹陷中央隆起带沙三段、沙四段的主要岩石类型有：
（1）砾岩 在沙四段洪水－漫湖沉积及沙三段的重力流沉积物中均可见到。如盘深1井沙四段洪水道沉积物中见到砾岩，颜色为灰绿色。
（2）砂岩类 粗砂岩、中砂岩、细砂岩均有。由薄片资料可知主要为石英砂岩，此外有岩屑砂岩及少量的长石砂岩。①岩屑粗砂岩，如盘深1井4020m的沙四段，碎屑含量为60%，石英为47%，分选中等，磨圆度差，含铁方解石强胶结，见有石英、长石加大边，长石为斜长石，岩屑为燧石、细粒石英岩岩屑（图7-1A）。②岩屑质石英细砂岩，如唐4井，1715m的沙三段中部，碎屑含量达70%，石英占75%，长石占5%，岩屑占20%，胶结物很少，有黄铁矿。次生溶蚀孔隙发育，岩屑有泥岩岩屑、酸性喷出岩岩屑，分选性、磨圆度较好，孔隙式胶结（图7-1B）。③长石岩屑质石英细砂岩，如商13-107井，2442m的沙三段上部，碎屑颗粒含量达78%，石英占72%，长石占10%，岩屑占18%，泥岩岩屑多见。分选性差，磨圆度为次棱角状，孔隙被沥青质浸染，接触式胶结（图7-1C）。
（3）粉砂岩石英含量为80%左右，长石岩屑含量低，成分成熟度高，分选性好，磨圆度差，且含有一定量的杂基。另外还有泥质粉砂岩。①岩屑质石英粉砂岩，如商13-107井，2443m的沙三段上段，为风暴流沉积，碎屑颗粒含量达77%，石英占75%，长石占5%，岩屑占20%。磨圆度为次圆状，分选中等，孔隙式胶结，含铁方解石分布不均，孔隙主要为次生孔隙，不均匀分布（图7-1D）。②泥质粉砂岩，如商741井，3087m的沙三段上段，碎屑含量为65%，泥质含量为35%。碎屑成分中石英含量为83%，长石为11%，岩屑为6%。胶结物为含铁白云石及方解石，孔隙不发育（图7-1E）。
（4）泥岩 为褐红、紫红、浅灰、灰绿、灰黑色泥岩。
（5）页岩主要有灰褐色页岩、黑色炭质页岩。
（6）碳酸盐岩灰色鲕粒灰岩及生物碎屑灰岩，主要出现在沙四段的上部，如盘深2井，2607m处为鲕粒灰岩，鲕粒有变形鲕、正常鲕及空心鲕。鲕粒中被溶蚀的鲕核为泥晶方解石内碎屑（图7-1F）。
二、结构特征
1.结构
图7-1 主要岩石类型镜下特征
经显微镜下观察和分析，惠民凹陷中央隆起带西部沙三段、沙四段岩石结构特征为：
（1）沙四段下部碎屑岩粒度较粗，杂基含量高，平均为10%～15%，最高可达25%，呈杂基支撑结构，颗粒多呈棱角—次棱角状，分选差，结构成熟度低，反映了洪水-漫湖沉积体系中的洪水水道沉积。
（2）沙三段岩石分选性中等—较好，碎屑呈次棱角—次圆状，磨圆度较好，支撑类型多为颗粒支撑，杂基含量低，结构成熟度高，属牵引流沉积，沉积环境为三角洲、滩坝等。另外，沙三段上部田家和临邑地区，三角洲沉积中夹一套风暴砂岩，成分成熟度较高，结构成熟度低。
总之，惠民凹陷中央隆起带西部岩石粒度总体偏细，主要为细砂岩、粉砂岩及少量中砂岩。这说明沉积物经过了长距离的搬运，沉积区远离母岩区。
2.粒度概率图特征
惠民凹陷中央隆起带沙三段、沙四段的粒度概率图特征，见图7-2。
三、沉积构造标志
原生沉积构造是识别沉积体系非常有用的标志，它反映了沉积介质的性质、流体的水动力情况、沉积物的搬运和沉积方式。通过对23口取心井的观察、描述，发现惠民凹陷中央隆起带西部沙三段、沙四段沉积构造以类型多、规模小、组合类型多和分布广泛为特征。砂岩、泥岩中具丰富的沉积构造。根据成因形态分类，沙三段、沙四段的沉积构造可归属于物理成因的层面、层理、准同生变形构造及生物成因的沉积构造（图7-3）。
1.层理构造
（1）水平层理 出现在灰色、灰绿色、棕褐色泥岩中，它形成于低能环境中，如前三角洲、较深湖、沼泽环境。它由细粒的悬浮沉积物不断沉降而成。如临203井沙三上段前三角洲泥岩中的水平层理、肖6井沙四段—孔店组洪水-漫湖沉积体系中泥坪中的水平层理、盘47井沙三段下部三角洲平原沼泽沉积中的炭质页岩、盘2-227井沙三段上部滩坝顶部炭质页岩中的水平层理、商25-34井中沙四段上部半深湖钙质泥页岩。
（2）平行层理 一般出现在细砂岩、中砂岩中，形成于强水动力条件下。研究区沙三段、沙四段三角洲前缘的水下分支河道、河口坝、滩坝、浊流沉积的沟道及洪水-漫湖沉积体系的洪水水道中常出现这种层理。如田5-5井沙三段上部三角洲前缘的水下分支道、河口坝沉积，盘52井沙三段上部滩坝主体中，田5-7井沙三段上部半深湖浊积扇沟道及肖6井沙四段下部洪水水道中见有这种层理（图7-3A、B）。
（3）沙纹层理 中等水动力条件下形成的，主要见于三角洲前缘环境中的粉砂岩或泥质粉砂岩及滩坝砂岩中，如盘61井沙三段上部三角洲前缘河口坝沉积中及盘2-227井滩坝沉积中见有这种层理（图7-3C）。
（4）粒序层理是一种以组分颗粒的粒度递变为特征的层理。按上下变化规律可分为正粒序和反粒序。在沙三段浊流沉积及沙四段洪水-漫湖沉积体系中见有这种正向递变的粒序层理。如盘深2井沙四段的洪水-漫湖沉积体系的水道沉积中出现这种层理（图7-3D）。
（5）交错层理 研究区沙三段、沙四段交错层理类型较多，主要有板状交错层理、槽状交错层理、丘状交错层理及其他小型交错层理。
板状交错层理 层系之间的界面为平面而且彼此平行，层系的底界有冲刷面纹层2～3cm，纹层内常呈下粗上细的粒度变化，纹层向下收敛。常出现在沙四段下部洪水—漫湖沉积体系的洪水水道及沙三段河流-三角洲沉积体系的水下分支河道。如肖6井沙四段-孔店组洪水-漫湖沉积体系的水道沉积及盘深2井洪水-漫湖沉积体系的水道沉积中见有这种层理（7-3E）。
图7-2 惠民凹陷中央隆起带沙三段、沙四段粒度概率图特征
图7-3 中央隆起带西部沙三段、沙四段沉积构造类型
槽状交错层理 槽状交错层理一般出现在沙三段河流-三角洲沉积体系的三角洲前缘水下分支河道中，有时层系底界冲刷面明显，底部常有泥砾。沙四段洪水-漫湖沉积体系中的砂坪中也出现这种层理。例如盘61井沙三段上部三角洲前缘的水下分支河道及盘深1井沙四下段洪水-漫湖沉积体系砂坪中都有这种层理（图7-3F）。
丘状及洼状交错层理 由上凸和下凹的交错层系组成，互相呈低中角度相交，是浪基面以下风暴浪形成的。研究区内沙三段三角洲-风暴沉积体系、滨浅湖滩坝-风暴沉积体系中常见这种层理。在三角洲-风暴岩沉积体系中，风暴岩一般位于紧近三角洲前缘河口坝或远砂坝的前三角洲泥岩中及滩坝的上、下方。如田5-5井沙三段上部河口坝之下前三角洲中及临10-1井沙三段滩坝沉积之下的风暴岩中都有这种丘状和洼状交错层理（图7-3G）。
（6）透镜状层理、波状层理这两种层理常伴生出现在灰色、灰绿色、浅灰色粉砂岩、粉砂质泥岩中。透镜状层理的透镜砂属粉砂级，断续出现，大小约为0.3～0.8cm。有时凹凸不平连续出现。其形成于水动力条件较弱、泥的供给、沉积和保存均比砂有利的条件下。波状层理中的泥岩略厚于粉砂岩，粉砂岩层厚1～1.5cm，形成于砂泥供给、沉积、保存均有利的强弱交替的水动力环境。研究区内沙三段上部三角洲前缘的支流间湾及滨浅湖滩坝中常出现透镜状层理并常和波状层理伴生。如盘52井沙三段上部滨浅湖滩坝出现透镜状层理和波状层理伴生，肖4井沙四段三角洲前缘支流间湾中出现了透镜状层理（图7-3H）。
（7）块状层理 出现在浅灰色、灰绿色、灰黑色泥岩、粉砂岩、细砂岩及中砂岩中。肉眼观察不显任何沉积构造。研究区内沙三段、沙四段内块状层理有三种成因类型。一种是浊流成因的，由未经分选的沉积物快速堆积而成，块状砂岩底面可伴有槽模、沟模、重荷模及工具痕。如商13-107井沙三段上部基山砂体是洪水重力流成因的砂体，在2426m处是块状砂岩底部，见沟模和槽模。第二种是在较深湖或前三角洲环境中由单一成分的沉积物快速堆积而成。第三种情况是原生层理遭到生物扰动彻底破坏的结果。如盘深2井沙四段洪水-漫湖沉积体系的砂坪中生物扰动丰富，在3111.2m附近，由于生物的破坏而不显层理。
2.层面构造
岩层表面呈现出的各种不平坦的沉积构造痕迹，统称层面构造。研究区沙三段、沙四段层面构造种类较多，常见的有浪成波痕、冲刷-充填构造、截切构造、沟模、槽模等。
（1）浪成波痕 由产生波浪的动荡水流形成，常见于浅水地带，研究区内沙三段浪控三角洲滩坝体系中及河流-三角洲沉积体系三角洲前缘的河口坝中常见这种浪痕。例如商25-34井沙四上段三角洲前缘的浪成直脊波痕及浪成干涉波痕（图7-3I）。
（2）槽模 商741井、商13-107井沙三段上部浅灰色粉砂岩、细砂岩的底面发育槽模。槽模形态窄长，形态相似，近于对称，起伏明显，一端具有圆滑的球根形态，宽约0.5cm，槽模间的中心距离约1.5cm，常和块状层理、重荷模、工具痕伴生。槽模的下面是泥岩、泥质粉砂岩，槽模形成于有强烈底流和冲刷作用的沉积环境，在研究区内是浊流沉积的特征标志（7-3J）。
（3）沟模 是一系列平行于水流方向延伸的脊与沟紧密交替排列组成的沉积构造。沟模和槽模一样，也出现在浊积砂岩的底部。例如商13～107井沙中上段基砂浊积砂体2426m处，块状砂岩的底部出现了沟模（图7-3K），脊的起伏2mm，较平直。
（4）截切构造 它是切入砂岩中的泥质充填构造，出现在砂层的顶部。这种构造不是洪水所致，而是风暴流影响湖底的一种证据。截切构造反映了快速沉积特征，一次风暴过后，水体迅速转为平静，沉积了泥岩，从而使砂层表面的构造特征得以保存下来。研究区沙四段下部和沙三段都出现了风暴沉积。商13-107井、临10-1井及盘深2井中见到截切构造。如盘深2井沙四段上部2603.5m处，底部是灰色泥岩，其上见有凹凸不平的冲刷面，冲刷面之上约有16cm的灰白色砂岩，砂岩之上出现截切面，在凹凸不平的截切面之上沉积了灰色泥岩；在20cm的岩心上同时出现了冲刷-充填及截切构造；田5-5井沙三段上部风暴沉积中截切面破坏了下伏砂岩中的平行层理（图7-3L）。
（5）冲刷-充填构造这种冲刷-充填现象在沙四段下部洪水-漫湖沉积体系及沙三段风暴沉积及河流-三角洲沉积中的河道沉积中广泛存在。冲刷面起伏程度不一，一般为几厘米，构成冲蚀坑或冲蚀槽，冲刷面之上被砂岩所充填，被冲刷的岩层大部分是泥岩，但在田5-7井也见到了砂岩被冲刷的现象。冲刷面之上，有时见有泥砾及具正向递变层理砂岩，如盘深2井沙四段下部冲刷面之上有泥砾及正向递变层理的砂岩，在商13-107井、商39井及临10-1井也见到了这种冲刷现象。
3.同生变形构造
同生变形构造是在沉积作用的同时或在沉积物固结成岩之前处于塑性状况时因发生变形而形成的各种构造。
（1）负载构造 商13-107井及临80井浅绿色、灰绿色粉砂岩、细砂岩底面上，具有这种负载构造。形态不一，多呈瘤状凸起，大小不一，约1cm，杂乱排列。商13-107井下伏软泥发生畸变，向上挤入上覆砂层呈火焰状者则形成火焰构造。负载构造是砂质沉积差异负载在塑性泥之上，使上覆砂质物陷入下伏泥质中产生的构造，它常和槽模、沟模相伴生，多出现在浊积岩中（图7-3M）。
（2）球枕构造 与负载构造成因相似，是砂质物质在重力和地震等因素作用下陷入下伏泥质层中形成的构造。田5-5井沙三段上部见到典型的球枕构造，砂岩枕的大小一般为2～3cm，砂岩具有纹层，但已变形，球枕外形向下弯曲而呈槽状。这种球枕构造不受环境所限，研究区内洪水-漫湖沉积、三角洲前缘及浊积岩中都出过这种构造。
（3）滑塌构造滑塌构造是指斜坡上未固结的沉积物在重力作用下发生滑动而形成的变形构造，各种类型的不规则的扭曲层理也属于滑塌构造。这种构造在研究区沙三段三角洲前缘、浊流沉积中非常发育。这种滑塌构造，一般伴随快速沉积而产生，它是水下滑坡的良好标志。如商13-107井、临10-1井都可到这种构造（图7-3N）。
4.生物成因构造
（1）潜穴 潜穴俗称虫孔，它们是动物在未固结的松软沉积物内部因居住、觅食或摄食而形成的管穴或孔道。研究区内生物潜穴有水平的、倾斜的和直立的。潜穴被上覆的沉积物所充填，在岩心断面上呈圆形、椭圆形和不规则的斑点。直立虫孔多出现在浅水中，水平虫孔多出现在较深水中，如盘深2井3107.39m处可见水平潜穴，3111.58m处可见倾斜潜穴（图7-30）。
（2）生物成因构造 肖6井粉砂岩和泥岩薄互层中，生物扰动使原生层理变形，造成细层间断，但扰动作用不是很强烈，仍可见到原生层理。另外，在深水环境中存在着移动的食沉积物的生物，因而往往在沉积物表面或表层形成复杂网状、蛇曲状或螺旋状爬迹。这类遗迹化石的组合称为似砂蚕迹（Nereites），如临10-1井沙三段上部3213.5m处出现始古网迹（Protopaleodictyon），它是一种沿层面分布的不规则蛇曲形觅食潜穴，在其弯曲部分的凸出处常有分枝，构成不完全的网状潜穴（图7-3P）。
（3）植物根 在临10-1井、临63井褐黄色泥岩、灰绿色块状泥质粉砂岩中可见到直立的植物根，现多发生赤铁矿化，岩心中呈红褐色，此外常与炭质页岩共生，临63井的植物根迹发育炭质页岩之下的砂岩或泥岩中，从层序地层学角度来看，其形成于准层序界面以下。研究区内沙三段三角洲平原、沼泽、滨浅湖滩坝顶部常出现这种植物根（图7-3Q）。
5.化学成因构造
研究区内见有菱铁矿结核、褐铁矿及黄铁矿结核，它们的形状、大小不一，如商25-34井和商13-107井的菱铁矿结核。这类结核在砂岩、泥岩中均有分布，一般说，黄铁矿结核形成于还原环境中，高价铁的结核则是氧化条件下生成的。