古湖平面的变化是了解过去湖相盆地演化的重要依据之一,也是窥探古气候和古环境变迁的重要窗口。湖平面变化直接控制着湖相沉积的类型及分布,与石油以及矿产资源的形成和分布关系密切,理解陆相地层层序和古湖平面变化的过程和机制具有重要的经济和科学价值。由于陆相地层自旋回显著发育、沉积间断较多、沉积中心频繁迁移以及地层年代精度通常较低等因素,十万年至百万年尺度的湖平面定量重建一直缺乏可靠的方法。此次研究所利用的沉积噪音模型是近年提出的,基于旋回地层学研究的海平面重建的新方法。这个模型定量分析了气候替代指标的信号—噪音情况,显示了沉积记录的信噪比与古海洋的相对水深有关。当水深较深时,古气候替代指标记录的沉积噪音会比海平面较浅时低,反之亦然。因此,通过对沉积噪音的分析,可以重建古海平面的变化。本次研究将这一古海平面重建的方法首先拓展到了古湖平面变化的研究中,并用大量证据支持了沉积噪音模型用于湖平面重建的有效性。为古湖平面的重建研究,打开了全新的思路。本文基于天文旋回理论,以美国纽瓦克盆地的陆相上三叠统和中国东部东濮凹陷以及潜江凹陷的陆相古近系地层为基础,利用多种古气候替代指标建立了连续的天文年代标尺。在此基础之上,利用沉积噪音模型,高精度地恢复古湖平面的变化历史,在研究地层建立古湖平面变化曲线,探索该模型在陆相地层中的适用性,以及湖平面变化与古气候、古环境的联系,并探讨了古湖平面变化的天文驱动力和变化周期,及其对全球古气候事件的响应机制、陆-海水体交换和对层序地层划分的联系。美国纽瓦克盆地上三叠统沉积的巨厚湖相地层及其丰富的放射性同位素和古地磁年代地层研究基础为重建湖平面的变化以及验证沉积噪音模型在陆相地层中的适用性提供可靠的研究材料。研究通过多古气候替代指标（自然伽马、岩石颜色、声波时差、深度分级）计算出上三叠统地层沉积速率,结合前人的研究验证和建立了高精度的天文年代标尺。在此基础之上,利用沉积噪音模型和主成分分析的方法将天文调谐后的数据建立高分辨率连续的湖平面变化曲线。并且此高精度的湖平面曲线与前人的湖水深度分级序列和沉积速率的变化有着很好的对应关系,说明该模型对陆相盆地古湖平面重建的研究具有很好的适用性。此外,本次研究表明纽瓦克盆地晚三叠世的湖平面与天文驱动力有关,具有～3.3,～1.8和～1.2Myr天文周期。与此同时,全球变暖正在以前所未有的速度加剧,人们迫切地需要了解温室地球中的气候变化过程与机制。当前主流的全球海平面变化模型认为大规模的快速海平面升降主要受大陆冰川的生长和融化控制。然而,在温室地质时期甚至无冰川的热室时期,也曾经频繁发生大规模的快速海平面升降。这无法用主流的海平面变化模型解释,暴露了对全球水循环理解的重大缺陷。近年来,对地质历史的温室时期的研究表明,天文驱动的气候变化控制了大陆地下水容量的长期变化,这很可能是控制温室时期全球海平面变化的关键因素。然而可靠的支撑证据仅有来自白垩纪中期和早三叠世的研究成果,且存在着海陆地层对比以及古海、湖平面重建困难的制约,无法检验这一陆驱假说。前人的研究认为晚三叠世的温室气候没有冰川发育,短期（<103-106年）、高频的海平面变化是由陆地含水量的变化所驱动的,但是一直缺少可靠的证据。纽瓦克盆地的湖平面变化可以反映地下水位乃至地下含水量的变化,为了检验地下水驱动海平面变化的假说,需要建立高精度的海平面变化曲线用以对比。因此,此次研究又尝试恢复了奥地利阿尔卑斯上三叠统瑞替阶剖面的海平面变化,对比同时期的纽瓦克盆地湖平面变化,均方根误差分析结果显示二者有明显的同相变化关系。这一证据揭示了晚三叠世的海平面变化可能是由于冰川的消融所引起,而非地下水含量的变化所控制。东濮凹陷和潜江凹陷的古近系地层都是典型的陆相盐湖沉积,拥有丰富的油气资源。但是由于缺乏精确的年代框架,湖平面的重建没有高精度的定量研究,其变化的机制仍不清楚。利用高分辨率的伽马射线测井对东濮凹陷沙河街组和潜江凹陷荆河镇组及潜江组进行旋回地层分析,时间序列分析揭示了自然伽马序列中有明显的405 kyr偏心率周期。因为高频旋回地层学的应用需要其它地质定年手段提供独立的年龄格架,本论文利用古生物地层框架和具有明确地质年代（新近纪-古近纪界线）和渤海湾盆地东营组-沙河街组的界线年龄（28.86Ma）作为旋回地层学所需的绝对年龄控制点。结合沉积速率的计算结果,La2004天文周期方案中选择405kyr长偏心率作为目标曲线,将自然伽马测井曲线进行天文调谐,得到高分辨率的天文年代标尺。进而利用调谐后的自然伽马曲线,通过沉积噪声模型分析来重建东濮凹陷和潜江凹陷古近系地层的湖平面变化。同时利用COCO（相关系数）方法对自然伽马曲线的分析表明沉积环境的变化与湖平面升降相对应,即在湖平面降低时,不稳定的沉积环境引起信噪比降低,COCO出现低值,反之亦然。研究发现经调谐的伽马射线序列重建的高分辨率湖平面变化曲线与百万年尺度（如2.4Myr和1.2Myr）天文驱动力有关。此次研究利用定量高精度的古湖平面变化的新方法,并揭示了陆相盆地湖平面演化与长期的天文驱动力之间的联系。此外,此次重建的古近纪东濮凹陷和潜江凹陷的湖平面变化与全球古气候有着响应关系。在33.9Ma左右的始新世和渐新世转换时期,东濮凹陷和潜江凹陷都出现了大规模的湖平面下降,与全球Oi-1骤冷事件有着一致的响应,同时全球的热事件时期也对应着湖平面的上升。始新世时期,湖平面变化曲线中具有显著的1.2Myr周期,该周期与天文理论模型预测的1.2Myr斜率调制周期呈反相位关系;而在随后的渐新世时期,湖平面记录与天文理论模型预测的1.2Myr周期则是同相位变化。这种相位转变很可能与南极冰盖在始新世—渐新世转折期的出现有关。研究还发现湖平面的变化同时受控于2.4Myr和4.6Myr的地球轨道偏心率周期,湖平面的记录与天文理论模型预测的这两个周期具有反相位的变化关系。研究认为,在偏心率的最大值时期,相对较强的降雨可能导致大陆地下水的富集,这一过程导致了海平面的下降,反之亦然。前人研究认为东濮凹陷古近纪时期可能经历海侵,因此湖平面的变化很可能受海平面直接控制,这为检验陆驱假说提供了难得的实例。最后,将高精度湖平面变化曲线的频谱分析结果与前人对研究区的层序地层研究结合发现东濮凹陷和潜江凹陷的湖平面变化都受到了2.4Myr万年长偏心率周期和1.2Myr长斜率周期的控制,其中东濮凹陷沙一段至三段的Ⅲ级层序有4.6Myr周期,而2.4Myr长偏心率周期可能控制着潜江凹陷古近系地层的Ⅲ级层序。