本文以“火山-热液活动与油气分布具有的强烈相关性”这一新发现与普遍共识为切入点,开展火山-热液深源物质参与湖相细粒沉积岩的形成及有机质富集过程的详细研究。选择北疆地区的三塘湖盆地马朗凹陷和准噶尔盆地的吉木萨尔凹陷中的二叠系芦草沟组湖相烃源岩系为研究对象,聚焦其中所发育的不同类型的深源物质其所组成的细粒沉积岩。采用宏观岩心样品观察以及显微镜岩石薄片、扫描电镜、电子探针等微观至超微观沉积结构、构造观察方法,并结合X衍射、扫描电镜能谱以及电子探针波谱等矿物原位化学定性及定量分析方法,对该套烃源岩系进行了精细的岩石学、矿物学特征观察与描述,依据深源物质的不同类型与含量,对烃源岩进行了有针对性的微观岩性划分。在此基础上,采用TOC测试、岩石热解分析、可溶有机物族组分测定以及饱和烃色谱质谱实验手段对各岩石类型的有机地球化学特征分别进行了研究,运用主、微量元素测试分析了无机地球化学特征。综合岩石学、矿物学以及无机-有机地球化学特征对火山-热液喷流沉积背景下发育的芦草沟组富深源物质细粒沉积岩的形成机理及其有机质富集影响因素进行了详细探讨。北疆地区芦草沟组以富有机质凝灰质页岩和纹层状白云岩为主,识别到的岩性有凝灰质页岩、白云质页岩、灰质页岩、白云岩、凝灰质白云岩、沉凝灰岩、凝灰岩、生物碎屑灰岩以及碳酸盐质喷爆岩类。凝灰物质广泛分布,以破碎棱角状的晶屑为主,呈星散状或薄层状。纹层状白云岩属于幔源热液原生白云岩。碳酸盐质喷爆岩包括白云石喷爆岩和方解石喷爆岩,均具有似火成岩的斑状结构,呈夹层状。造岩矿物中富含大量深源物质,多见以石英、长石晶屑、玻屑为主的火山喷发碎屑,以及白云石、方解石热液喷爆碎屑,还有深源流体沉积成因的白云石、微晶石英、方沸石等矿物。芦草沟组烃源岩含有高丰度有机质,有机质类型以I型和II1型为主,大部分已进入低熟-成熟阶段,具有极好的生烃潜力。凝灰质页岩类、纹层状白云岩以及碳酸盐质喷爆岩都属于优质烃源岩,并具有十分可观的生烃潜力,沉凝灰岩有机质含量低但具有较好的储集性能。生源以藻类为主,存在不同比例的陆生植物和细菌类,且指示出与热液喷流活动相关的细菌源。北疆地区晚石炭世至二叠纪构造背景相对活跃,芦草沟组沉积期具有半潮湿-半干燥型古气候特征,主要为强封闭的半咸水-咸水湖泊环境,湖泊具有明显水体分层和亚氧化-缺氧环境。火山物质携带营养元素、无机盐等进入湖泊促使藻类勃发、生物繁盛,大大提升了初级生产力。湖底岩浆热液活动输入幔源碱金属离子、无机碳等,促使水体形成高盐度碱性的稳定化学分层,部分热量和营养元素的进入也会使湖底微生物勃发并加速生烃演化。但火山-热液活动过强时均会带来破坏性影响,不利于有机质富集。火山-热液活动对有机质富集的影响存在阈值。该现象在岩石学和矿物学组合特征上有较强的响应,具体表现为由碳酸盐矿物、长英质矿物以及粘土组成的混合类岩性是最好的烃源岩,且混合程度越高越好。沉凝灰岩夹层则是作为有效的源内储层存在,合理的源储配置形成了北疆地区芦草沟组“源储一体”的湖相页岩油藏,而复杂的火山-热液喷流背景其在纵向和平面上均具有强烈的非均质性。