延兴盆地处于牡丹江断裂东布列亚-佳木斯-兴凯地块,佳木斯隆起带太平沟隆起区,为一晚中生代断凹型盆地,近年来,在黑龙江东部早白垩世盆地群中先后发现油气显示,在俄罗斯境内相邻盆地中也发现了工业油流,所以,对该地区进行沉积相和古气候、古水体性质分析,研究沉积相演化规律和展布特征及其与古气候的对应关系,将对该地区的进一步勘探具有现实意义,同时可以为研究区周围盆地的研究提供参考依据。本文通过岩芯观察并结合测井分析,对延兴盆地下白垩统城子河组的沉积相类型进行分析,利用连井剖面对研究区沉积相的纵向和横向展布规律进行研究,进而探讨沉积相的平面展布特征及演化规律,利用微量元素和稀土元素地球化学分析,结合古生物孢粉化石分析,对研究区城子河组沉积时期的古气候、古水体性质进行分析,并探讨了沉积演化规律与古气候的对应关系。延兴盆地下白垩统城子河组地层中识别出了冲积扇相、扇三角洲相和湖泊相三种沉积相类型,其中冲积扇相可以分为扇根、扇中、扇缘三种沉积亚相,扇三角洲分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘两种沉积亚相,湖泊划分为滨浅湖和深湖-半深湖两种沉积亚相,进一步识别划分了七种沉积微相,并对研究区内两口井进行细致的沉积相分析,通过沉积相连井剖面对沉积相的横向和纵向展布特征进行分析,通过砂岩等厚图、砂地比等值线图并结合单井沉积相划分确定沉积相的边界,通过绘制城子河组四个层段的沉积相平面图,从而确定沉积相演化特征。利用元素地球化学分析方法并结合古生物孢粉化石鉴定分析对研究区城子河组古气候、古水体特征进行恢复,城子河组一段气候干旱,城子河组二段气候开始向湿润气候转化并变得较为湿润,城子河组三段沉积时期气候最为湿润,至城子河组四段气候又有略微增干的趋势。根据分析得出以下结论:城子河组一段沉积时期气候干旱,研究区内主要发育冲积扇相和扇三角洲相沉积,城子河组二段沉积时期,气候较为湿润,研究区冲积扇沉积范围缩小,扇三角洲前缘沉积范围扩大,城子河组三段沉积时期,气候最为湿润,研究区内开始大范围发育湖相沉积,扇三角洲相沉积范围相对缩小;城子河组四段沉积时期气候又有变干的趋势,湖泊范围开始缩小,扇三角洲相沉积范围相对扩大。