黔北地区牛蹄塘组地层是一套形成于早寒武世的富有机质黑色页岩,对地质认识不清、缺乏富有机质页岩形成规律的判断制约了勘探开发。论文以有机地球化学、元素地球化学和沉积学等为理论指导,通过地质、测井及地球化学资料,对早寒武世牛蹄塘组页岩进行沉积环境重建,并分析不同沉积时期的页岩有机质富集主控因素,主要得到以下几点认识:(1)牛蹄塘组页岩沉积在大陆架斜坡的陆棚环境中,在不同水动力条件下形成了七种岩相类型。在浅水泥质陆棚的强水动力条件下形成炭质粉砂质泥岩和含粉砂炭质泥岩岩相,在粉砂质炭质泥棚的中等水动力条件下形成炭质粉砂质页岩和含粉砂炭质页岩岩相,含粉砂炭硅质页岩岩相则形成于弱水动力条件,在深水泥质陆棚的弱水动力条件下形成含生屑硅质岩和含粉砂硅质页岩岩相。(2)牛蹄塘组中下部富有机质页岩为海侵时期形成的深水低能炭质泥棚微相沉积,整体环境为暖湿气候,初期海侵导致水体可容纳空间增大,沉积了下段硅质页岩和底部与老堡组交界的硅质岩。随热液活动频发,古生产力增高,形成缺氧水体夹杂间歇性硫化环境,沉积了中部呈不等厚互层分布的黑色页岩和灰黑色泥岩,夹深灰色硅质页岩,形成牛蹄塘组富有机质层。上部浅水陆棚相古生产力弱于深水陆棚,水体溶氧量增高,造成有机质消耗,不利于富集,沉积了深色贫有机质泥岩。(3)牛蹄塘组富有机质页岩层的形成机制发生了多次主控因素的变化,由最开始的热水沉积缺氧控制富集到水体表层高生产力加速富集,而后海平面引起水深变化,导致较低生产力难以推动有机质富集,各主控因素协同沉积环境演化,共同控制着富有机质页岩的形成与分布。牛蹄塘组富有机质页岩的形成主要是依靠前期海平面快速上升,热液活动和陆源输入为水体提供营养元素,表层生产力急剧增加,伴随强烈热液活动形成的底部缺氧硫化环境,造成有机质富集并保存。