页岩储层孔隙结构具有强烈的非均质性,这种非均质性对于页岩气的储集、运移和赋存都有着重要影响。因此,本文以临兴地区太原组泥页岩为研究对象,通过文献调研、资料收集、实验测试、综合分析,探讨了页岩有机地球化学特征与矿物质组成特征、微纳米孔隙特征及其非均质性,以及页岩孔隙非均质性的影响因素,取得以下认识:泥页岩厚度较薄而层数较多,在垂向上与砂岩及煤层相互叠置。泥页岩总厚度为17m~57m,平均约30m左右。岩性主要包括黑色炭质泥页岩、灰-灰黑色粉砂质泥页岩、灰黑色泥页岩等。研究区泥页岩有机碳含量平均为2.77%,主要为II型干酪根,总体处于中成熟阶段,为页岩气的生成提供了基础。研究区太原组页岩主要矿物成分为粘土矿物(平均52.16%)和石英(平均38.89%),其次为长石(平均6.97%)、碳酸盐矿物(平均4.81%)和黄铁矿(平均4.47%)。主要的粘土矿物类型为高岭石(平均35.25%)与伊蒙混层(平均33.5%),其次为绿泥石(平均13.9%)与伊利石(平均17.3%)。页岩等温吸附Langmuir体积平均为0.240846g/mL,比美国及我国下寒武统海相页岩的值小。太原组泥页岩孔隙类型包括有机质孔、粒内孔、粒间孔和微裂缝等,孔隙的孔容空间主要由介孔和宏孔提供,而比表面积则主要由微孔和介孔提供。氮气吸附分析表明,孔隙总比表面积平均为3.431m~2/g;总孔容平均0.0081cm~3/g;孔径平均为13.3434nm。页岩孔隙孔径越小,其孔隙结构越复杂。比表面积是影响页岩甲烷吸附量的重要因素,因此介孔和微孔为甲烷的吸附提供了主要场所。分形维数与甲烷Langmuir体积关系显示,页岩孔隙结构越复杂,其对甲烷的吸附能力越强。研究区太原组泥页岩中有机质热演化程度不高,有机质孔隙的发育程度较差。粘土矿物是研究区太原组页岩孔隙的主要提供者,而石英则对页岩孔隙具有保护作用。高岭石与伊蒙混层对孔隙影响最为显著的粘土矿物,伊蒙混层对孔隙孔容和比表面积的增加有着积极作用,高岭石则与之相反。长石、碳酸盐矿物及黄铁矿对页岩孔隙也具有一定的贡献,但受其含量的限制,其贡献程度较小。根据分形维数与不同粘土矿物含量的关系,伊蒙混层与伊利石含量的增加将使得泥页岩孔隙结构复杂程度增加,而高岭石与绿泥石含量的增加将使得孔隙结构复杂程度降低。页岩成岩过程中,有机质热演化与各种成岩作用相互影响,对页岩物质组成有着重要控制作用,从而影响页岩孔隙形成、改造以及破坏。