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黔西北地区上奥陶统至下志留统五峰组-龙马溪组下段细粒沉积岩记录着奥陶纪-志留纪之交重要的古环境变化,同时也是是页岩气储集的有利层段。本文利用野外地质资料和钻井资料,通过露头描述、岩心观察、显微薄片观察、扫描电镜观察、岩石矿物分析和地球化学等手段,对目的层的岩相特征、层序与沉积相特征、古环境特征和孔隙特征进行了详细的研究与探讨,分析了有利层段在层序格架中的展布特征。研究区目的层分为了7类岩相:生物扰动黏土岩、黑色硅质页岩、生物碎屑岩、黑色硅质-泥质页岩、黑色钙质粉砂岩、灰色硅质-泥质粉砂岩和深灰色泥质-硅质粉砂岩。沉积过程主要为悬浮沉积和远岸底流的推移载荷搬运沉积。生物扰动黏土岩反映了五峰组沉积早期的有氧事件,黑色硅质页岩和黑色硅质-泥质页岩中的底栖粪球证明了间断性贫氧事件的存在。目的层划分为了2个三级层序sq1和sq2,sq1包括海侵体系域和高位体系域,发育浅水泥质陆棚和深水硅质陆棚,平面分布稳定,sq2包括低位体系域、海侵体系域和高位体系域,发育浅水灰（泥）质陆棚、深水硅（泥）质陆棚和浅水粉砂质陆棚,平面上“南浅北深”特征明显。稳定同位素研究表明,有机碳同位素δ13Corg值变化与不同沉积环境的有机质来源有关,而硫化物δ34Ssulfide值则与沉积速率和底层水氧化还原条件相关,两者反映了相对海平面变化。通过地球化学元素参数分析了氧化还原条件、古生产力和沉积速率对有机质富集的影响,认为氧化还原条件是有机质富集的主控因素,沉积速率为有机质富集的次要因素,而古生产力对有机质的富集无明显影响。识别了粒间孔、粒内孔、粘土矿物结构孔和有机孔等四类孔隙。成岩早中期的物理化学作用对陆源碎屑粒间孔、原生粘土矿物结构孔有明显的破坏作用,而自生石英粒间孔和有机孔则在成岩过程中逐渐发育并得到了有效保存,是主要的孔隙单元。黑色硅质页岩富含有机质和自生石英,为孔隙最发育的岩相单元。结合有机质富集条件和孔隙发育特征,认为层序sq1中的海侵体系域晚期至高位体系域和层序sq2中的海侵体系域至高位体系域早期发育潜质页岩气储集层段。