本论文以黔北地区为研究区,选取奥陶系五峰组和志留系龙马溪组页岩为研究对象,结合电阻率测井、激光拉曼光谱和X射线衍射图谱,确定过成熟演化阶段有机质的分子结构特征;通过场发射扫描电镜观测和图像处理探讨有机质赋存特征和有机质孔隙发育特征;进一步结合氦气孔隙度测试和低温氮吸附实验讨论孔隙度、孔隙结构及其控制因素;最后应用原子力显微镜对不同赋存形态下有机质的微观力学性质进行表征分析。研究结果将明确有机质在研究区页岩储层生烃演化和孔隙结构中的作用。研究区五峰-龙马溪组电阻率测井曲线为弱钟形-扁平形,电阻率值呈现中高阻特征,远高于生烃下限对应值,且电阻率值与自然伽马GR、TOC之间无明显相关性。在所得到的激光拉曼图谱中,仅两个测试点具有低幅度石墨峰,一个测试点具有明显峰形的中等石墨峰,其余测试点在石墨峰位移处均未出现峰形。龙马溪组样品的(002)晶面衍射峰的峰形相对宽缓,左右不对称,(002)晶面层间距为尚未进入含碳结构石墨化层间距的范围。五峰组底部样品的(002)晶面峰峰形尖锐,峰强度显著增加,对称性较好,(002)晶面层间距已经进入石墨化层间距的范围。说明研究区仅五峰组下部少量有机质颗粒进入了石墨化阶段,整体上具备较低的石墨化风险。在场发射扫描电镜下观测到有机质组分以沥青质体为主,以及条带状、散块状、填隙状和互裹状四种有机质赋存类型。其中互裹状和散块状有机质发育较多的孔隙,孔径多在6nm以下,有机质面孔率多超过10%,圆度为0.6-0.7,可见有机孔保存情况良好,未经历明显压实;孔径为2-20nm的微中孔对平均面孔率的贡献最大。当TOC低于0.5%时,孔隙度与TOC无相关关系;当TOC位于0.5%至6.0%区间内时,孔隙度与TOC成较明显的正相关;当TOC含量超过6.0%时,两个参数之间的正相关关系转变为负相关。和无机矿物相比,有机质对页岩的结构特征和分形特征具有主导作用。原子力显微镜测量结果显示有机质杨氏模量分布在8.3-21.9GPa,最可几模量值基本在15GPa以上。总体上,样品中有机质的杨氏模量有利于对有机孔保存。