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本博士论文以中国南方古生界不同时代和地区的页岩为研究对象，对四川二叠系大隆组、志留系龙马溪组、贵州寒武系牛蹄塘组页岩、安徽芜湖二叠系页岩及对比样品煤和油页岩，通过扫描电镜实验、氮气吸附实验和压汞实验等来定量研究它们的孔径分布和孔隙结构特征，并结合矿物成分和有机地球化学数据来分析孔隙结构的控制因素，论文取得以下主要成果认识: 1.南方古生界不同时代及地区页岩比表面积和孔隙度差异很大，四川二叠系大隆组、志留系龙马溪组、遵义寒武系牛蹄塘组和昌参1井二叠系页岩比表面积分别介于2.20～3.52m2/g、17.83～29.49m2/g、20.12～31.96m2/g和4.70～21.86m2/g;其对应的孔隙度分别为:1.30～4.15％、3.65～18.26％、17.42～24.43％和1.18～4.95％。 2.TOC含量是龙马溪组、牛蹄塘组和下扬子二叠系页岩比表面积的主要控制因素，但不是上扬子大隆组页岩比表面积的主要影响因素。随着TOC含量的增加，龙马溪组和牛蹄塘组页岩孔隙度有明显增加的趋势，而上下扬子二叠系页岩孔隙度均有降低的趋势。 3.低成熟大隆组干酪根纳米孔隙极不发育，比表面积很低，介于12.17～27.49m2/g;高成熟龙马溪组和牛蹄塘组干酪根的纳米孔隙很发育，因而具有很高的比表面积，分别介于279.84～300.3m2/g和161.21～233.5 m2/g，是页岩总比表面积的主要构成部分。龙马溪组Ⅱ型干酪根明显比牛蹄塘组Ⅰ型干酪根具有更高的比表面积和孔体积，说明高过成熟干酪根类型对其比表面积和纳米孔隙的发育有一定的影响作用。 4.低成熟的大隆组页岩中的基质沥青含量(S1)与页岩比表面积和孔隙度呈负相关性，显示基质沥青及其含量对页岩比表面积和孔隙度的发育有明显的抑制作用，这与页岩中较高的基质沥青含量及它们占据页岩中的微观孔隙有关。 5.上扬子不同时代和地区页岩比表面积和孔隙度与粘土矿物和脆性矿物总量之间缺乏明显的正相关性，显示矿物组成对页岩比表面积和孔隙度的影响有限或比较复杂;但是蒙脱石含量与牛蹄塘页岩比表面积之间有一定的正相关性，说明蒙脱石可能为牛蹄塘组页岩提供一定的比表面积。下扬子二叠系页岩微孔和过渡孔体积随粘土矿物含量的增加而增加，中大孔（裂隙孔）体积随脆性矿物含量的增加而增加。 6.页岩微观孔隙类型对页岩气的储集和运输有很重要的作用。大隆组页岩主要的孔隙类型是草莓体黄铁矿晶间孔，其他类型的孔隙很少见;龙马溪组页岩主要的孔隙类型是有机质孔、溶蚀孔、层间孔和粘土矿物微裂缝，其中有机质孔隙发育很好，孔隙尺度从几个纳米到几百个纳米;牛蹄塘组页岩主要孔隙类型是有机质孔、大量的溶蚀孔、粘土矿物层间孔和溶蚀孔及微裂缝等，其中由于溶蚀孔尺度较大且数量多可能是孔隙度最重要的贡献者;而高成熟的下扬子二叠系页岩的主要孔隙类型是（构造作用产生的）张剪型裂缝及有机质孔。 7.分形维数可以用来表示页岩中的孔隙结构的复杂程度和表面的不规则性。龙马溪组干酪根和牛蹄塘组干酪根的分形维数明显高于大隆组于酪根的分形维数，表明前者的孔结构较为复杂，而后者复杂程度较低。龙马溪组和牛蹄塘组的分形维数远高于页岩本身的分形维数，反应出高成熟有机质孔结构很复杂;大隆组干酪根的分形维数低于页岩的分形维数，显示低成熟干酪根纳米孔隙不发育。