随着我国国民经济快速发展油气需求与日俱增,对进一步保证国内油气可持续发展,积极寻找新的接替能源势在必行。从全球不可再生能源的勘探开发现状分析中发现,页岩气是常规油气资源的重要接替资源之一。上扬子地区海相页岩沉积厚度大、分布范围广、有机质丰度高、有机质成熟度高,符合页岩气成藏的有利条件。因此,开展上扬子地区下寒武统页岩气勘探对于寻找新能源具有重要的意义。本论文以现代沉积学和页岩岩相古地理分析技术等理论为指导,以上扬子地区下寒武统牛蹄塘组海相泥页岩为研究对象,在野外剖面和单井岩心观察、测井资料解释、岩石薄片观察的基础上,系统编制了研究区典型剖面和单井沉积相综合柱状图、连井沉积相地层对比图,在此基础上结合区域构造-沉积背景及演化特征,编制了早寒武世的岩相古地理图,深入讨论了研究区早寒武世的岩相古地理特征；然后利用有机地化数据编制研究区页岩层段有机碳含量、有机质成熟度等值线图,最后结合储集条件、保存条件等多因素研究,编制了页岩气的有利区预测图。本文以野外露头剖面和单井岩心观察为基础,对上扬子地区下寒武统牛蹄塘组沉积相类型及特征进行了系统分析,查明了该区下寒武统岩相古地理特征。研究表明该区牛蹄塘组大部分地区发育一套深水碎屑岩陆棚沉积,共识别出了碎屑岩深水陆棚、碎屑岩浅水陆棚、碳酸盐岩缓坡、盆地四种亚相,其中碎屑岩深水陆棚主要为泥质陆棚微相。在平面上表现为自西北—东南方向依次发育碎屑岩浅水陆棚—碎屑岩深水陆棚—盆地相带,其中暗色页岩主要赋存于深水陆棚-盆地环境。通过室内有机地化分析,对研究区富有机质页岩进行了有机地化特征进行了研究,结果表明下寒武统牛蹄塘组泥页岩有机碳含量(TOC)0.21%～15.39%,平均值为3.14%；下寒武统富有机质页岩有机质类型以I型干酪根为主,少量为Ⅱ1型；有机质成熟度普遍较高,总体上都处于高成熟-过成熟阶段。通过对研究区泥页岩的薄片、扫描电镜、全岩X衍射、粘土X衍射等化验数据分析,查明了泥页岩的脆性矿物、粘土矿物在垂向上的变化及横向上的差异。研究表明牛蹄塘组页岩段脆性矿物含量以石英矿物为主,其次为粘土矿物,碳酸盐岩最少。粘土矿物含量平均分布在10.37%～47.37%,平均含量为36.6%,粘土矿物成分主要有伊／蒙间层(I／S)、伊利石(Ⅰ)和绿泥石(C),其中尤以伊利石含量最高。从矿物组分平面分布特征看,脆性矿物含量46.89%～88.54%,平均含量为56.82%。对研究区下寒武统泥页岩储层特征进行深入研究。研究表明该区富有机质泥页岩孔隙度范围0.71%～3.7%,平均为2.06%；渗透率为0.0052×10-3μm2～0.244×10-3μm2,平均0.12×10-3μm2。储集空间主要包括微孔隙和微裂缝2种类型,其中孔隙类型分为有机质(沥青)孔和/或干酪根网络、矿物质孔(矿物比表面、晶内孔、晶间孔、溶蚀孔和杂基孔隙等)以及有机质和各种矿物之间的孔隙等。上扬子地区页岩气成藏受到页岩厚度分布、埋深、岩石及矿物组成、有机地化特征、构造活动等因素的控制。在泥页岩生气能力、储层特征及保存条件研究的基础上,依据页岩气有利富集区划分标准,综合泥页岩厚度、有机碳含量、有机质成熟度、页岩埋深、地表、压裂及保存条件等,编制出上扬子地区牛蹄塘组页岩气分布预测图。认为牛蹄塘组页岩气有利区主要分布于威远地区、黔北和渝东-鄂西地区。