在全球掀起页岩气研究热时，海相泥页岩逐渐成为炙手可热的关注对象。而关于煤系地层泥页岩的研究工作目前国内外还比较缺乏，尤其是对于我国这样一个煤炭资源极为丰富的大国更为如此。本文以华北陆块南部两淮地区为研究区域，在查阅和分析国内外文献和收集研究区相关地质资料的基础上，应用扫描电子显微镜、TOC-Ⅱ残余碳分析、X射线衍射测试以及液氮吸附与等温吸附等实验方法，阐述了煤系地层泥页岩的有机质与矿物组成和孔隙结构特征，分析了不同泥页岩的吸附性能，并从泥页岩组成的含量、类型以及组成演化等方面探讨了影响泥页岩吸附的主要因素，建立了吸附性能的复合数值模型。通过以上研究获得了以下主要成果与认识:　　(1)煤系地层泥页岩主要地质特征　　煤系地层泥页岩在我国广泛发育，主要为晚古生代海陆交互相和中生代以来的陆相地层。与海相泥页岩不同，两淮煤系地层多发育于陆相及海陆过渡相，主要有上、下石盒子组和山西组等。煤系地层含有机质泥页岩有机质非均质性强，这些泥页岩多分布于多个煤层的顶部或底部，单层厚度比较薄，具有多层性、多旋回性，有机质含量变化普遍较大。区内丰富的煤层气多与页岩气、致密气等多种天然气共聚。　　(2)两淮地区煤系地层泥页岩的岩石组成特征　　根据采样点分布以及周边煤岩测试数据，两淮地区古生代二叠系上、下石盒子组以及山西组泥页岩岩石组成上具有的特征为:①总有机碳含量(TOC)范围变化较大，介于0.06～8.58％之间，平均含量达1.8％。有机质热演化程度普遍偏低，Ro位于0.61％～2.52％之间。有机质类型主要以Ⅲ为主，少量几个样品见Ⅱb;②矿物组成以粘土矿物和石英矿物为主。粘土矿物含量较高，高岭石和伊/蒙混层矿物是主要的粘土矿物。黄铁矿和碳酸盐矿物含量较少，这反映了海陆交过渡相复杂的成岩环境;③两淮地区泥页岩在地层剖面结构上，上下石盒子和山西组之间呈现出一定的差异性，样品展现出微裂隙和揉皱变形等构造特征。　　(3)煤系地层泥页岩的孔隙结构特征　　煤系地层泥页岩孔隙结构特征（以淮南地区为例）如下:①BET比表面积介于5.451m2/g～28.466m2/g之间，平均比表面积为14.314m2/g。BJH总孔体积介于0.018ml/g～0.075ml/g，平均总孔体积为0.0415ml/g。各个样品的平均孔隙直径从4.435nm～22.791nm不等，平均孔直径的平均值为12.035nm;②孔隙形态主要以圆柱形孔、裂缝形孔和少量楔形孔为主;③泥页岩孔隙具有分形特征。用FHH(Frenkel-Halsey-Hill)分形理论计算出了淮南地区泥页岩的两类分形维数D1和D2。分析得出D1反应的是孔隙比表面信息，D2反映的是孔体积的信息，它们受岩石组成等多种因素的影响，D1增大表明泥页岩比表面增加，有利于CH4的吸附;D2代表孔隙结构的非均质性，D2增加不利于CH4的吸附。　　(4)煤系地层泥页岩的吸附性能　　两淮地区煤系地层下石盒子组泥页岩最大吸附量为0.5～1.17m3/t，个别样品最大吸附量达6.61m3/t;上石盒子组泥页岩最大吸附量为0.580～3.850m3/t，山西组泥页岩最大吸附量为0.8～2.650m3/t。有机质和粘土矿物是制约页岩气的吸附关键因素，其他因素包括温度和压力也是极为重要的因素之一。　　①总有机碳含量、粘土矿物含量及类型都会制约泥页岩的吸附性能。对于以高岭石和伊/蒙混层矿物为主的泥页岩，伊/蒙混层矿物高的泥页岩吸附能力比高岭石的大;有机质显微组分中，镜质组含量和惰质组含量越高，吸附量越大;②有机质演化、矿物转化使得有机质孔隙、矿物晶体结构以及有机质与矿物间孔隙结构发生变化，从而制约着吸附质的吸附性能，影响页岩气的吸附;③由于岩石组成的差异性，研究区不同地层剖面泥页岩的吸附性能不同，变化顺序可为:上石盒子组＜下石盒子组＜山西组;④受构造作用的影响泥页岩的吸附性能表现不一:脆性变形的泥页岩等温吸附实验结果与Langmuir方程基本相一致，脆-韧性变形和韧性泥页岩等温吸附特征表现为在低压段随着压力增加CH4的吸附量增加，但当压力增加到某个值时CH4的吸附量下降，最后趋于稳定;⑤与海陆过渡相煤系地层泥页岩相比，海相泥页岩吸附性能具有各自的特征。有机质依然是吸附性能的控制因素，粘土矿物吸附作用可呈多样性，粘土矿物的吸附还与粘土矿物类型有关系。