柴北缘东段石炭系克鲁克组为一套海陆过渡相碎屑岩和碳酸盐岩混合沉积，其中泥页岩较为发育。通过野外剖面踏勘和实测对克鲁克组泥页岩纵向发育特征进行了研究，发现克鲁克组一段泥页岩累计厚度为60 m，泥地比达92.6%，是泥页岩发育最好的层段。通过精细岩心观察描述、全岩X射线衍射分析、岩石薄片鉴定、扫描电镜观察及物性分析等，对泥页岩矿物组成、岩相、储集空间类型及物性特征进行了研究，结果表明，泥页岩矿物组成以石英和黏土矿物为主；黑色纹层状泥质中粉砂岩相、灰黑色条带状泥质粗粉砂岩相、灰黑色条带状含灰灰质泥质粗粉砂岩相和黑色纹层状含生物碎屑泥质中粉砂岩相为主要的岩相类型；储集空间主要发育顺层裂缝、溶蚀孔隙、黏土矿物晶间孔、有机质粒内孔隙及生物碎屑粒内孔；孔隙度在1%~3%，渗透率分布在0.01~1 mD。储层的发育主要受沉积环境、矿物组成和成岩作用的影响，黑色纹层状泥质中粉砂岩相和灰黑色条带状泥质粗粉砂岩相由于沉积厚度大、碳酸盐胶结作用弱、脆性指数较高、储集性能良好，有利于泥页岩储层的发育。

文章采用沉积学、岩石学、地球化学原理，对柴达木盆地石炭系葡萄状缝洞分布特征与成因机理进行了研究，并与四川盆地灯影组缝洞进行了对比分析。研究结果表明：柴达木盆地石炭系东部石炭系葡萄状缝洞与四川盆地灯影组葡萄状缝洞具相似的岩石学特征，可见复式纹层花边皮壳，网状泄水通道，以及大气淡水方解石、陆源砂屑、泥以及硅质自生矿物等缝洞内包卷物等岩石学标志。地化分析显示缝洞皮壳碳酸盐矿物成岩流体为海水，缝洞碳酸盐充填物的成岩流体为大气淡水。最终认为两地葡萄状缝洞皆为大气水作用的产物，柴东石炭系葡萄状灰岩缝洞是四川盆地灯影组葡萄状白云岩缝洞早期形式。二者演化过程如下：由于周期性海退使潮坪相等环境下形成的碳酸盐岩暴露而遭受溶蚀，海侵时溶蚀缝洞内形成针柱状方解石胶结，当海水进一步蒸发，胶结的针柱状方解石在海水中发生模仿交代，形成同生期白云石，这种周期性的海退海侵形成在剖面上的多套葡萄状缝洞旋回。

柴达木盆地北缘东段石炭系是侏罗系之外的另一套有利生烃层系，针对前人“石炭系为广泛分布于柴达木盆地各残留凹陷”的普遍认识与实际钻探不相符的矛盾，笔者充分利用野外地质调查、钻井、地震、电法等成果资料，通过露头引层、钻井标定、地震相与速度谱识别等方法手段，进行了石炭系顶底界面的追踪解释，重新厘定了柴北缘东段石炭系残留地层分布，并通过平衡剖面恢复分析了自古生代以来的构造演化特征及其对石炭系残留分布的控制作用。结果表明，柴达木盆地东部石炭系平面上残留分布于西段的尕丘凹陷和东段的欧南、霍布逊、德令哈等凹陷，发育尕丘、欧南、霍布逊等多个厚度中心；西段尕西—鱼卡凹陷、马海大红沟凸起、大柴旦凹陷、红山—小柴旦凹陷等基本无石炭系残留；印支末期构造运动造成不同构造单元的差异隆升剥蚀是控制石炭系残留分布及其厚度差异的主要因素，燕山晚期和喜山晚期构造运动造成残留分布的分隔性较强。

柴北缘石炭系克鲁克组发育了一套厚层富有机质细粒沉积岩，是研究区页岩气勘探的主力层系。克鲁克组泥页岩形成于陆表海沉积环境，与深海富硅质泥页岩和湖相富碳酸盐泥页岩具有显著差异，目前研究程度相对较低，因此对其开展岩相与沉积环境研究具有十分重要的沉积学与油气地质学意义。通过野外露头和岩心观察，薄片鉴定、X射线衍射分析等技术，以区分标志明显、易于识别为主要原则，综合矿物组成、沉积构造、化石组合及其他混入物等因素，将柴北缘石炭系克鲁克组泥页岩划分出10种主要岩相类型，分别指示不同的沉积微环境。其中，煤岩、水平层理碳质黏土岩、透镜状层理粉砂质黏土岩、波状层理黏土质粉砂岩、脉状层理粉砂岩均属于潮坪沉积；富含菱铁矿结核的块状黏土岩为潟湖沉积；块状泥灰岩和块状生屑灰岩属碳酸盐台地沉积；而含介壳粉砂型泥岩和介壳型泥岩则属于潟湖与局限台地之间的过渡沉积，具有原地混积的特点。由于陆表海平缓的古坡脚，致使区内沉积体系受短期海平面升降变化影响显著，随滨线快速迁移，不同沉积环境的泥页岩在垂向上频繁叠置，交互出现，可总结出3种主要的岩相组合类型，分别形成于局限台地相潟湖相潮坪相组合，局限台地相潟湖相组合和局限台地相生物碎屑浅滩相组合。在泥页岩的岩相类型、特征、沉积环境及垂向演化序列研究的基础上，最终建立了陆表海泥页岩沉积模式。

柴达木盆地东部石炭系页岩是一套待开发的优质烃源岩，吸附是页岩气最主要的储集状态，但针对该区页岩吸附特征的研究较少。依据物质守恒与热力学平衡原理，运用自主设计的气固双相等温吸附实验仪，参考煤的高压等温吸附测定行业标准，对取自柴达木盆地东部石浅1井的页岩样品进行了不同温度(30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃)的甲烷等温吸附实验研究，并运用LangmuirFreundlich(L F)模型对吸附量实验值进行非线性回归分析；根据ClausiusClapeyron方程计算得到页岩对甲烷的等量吸附热方程。研究结果表明：压力一定时，页岩对甲烷的吸附量随着温度升高而降低；温度一定时，随压力升高，甲烷吸附量出现先增大后降低的现象，具有典型的超临界吸附特征；L F模型对等温吸附过程拟合效果良好，实验结果将模型中4个参数确定，且各参数物理意义明确；计算得到等量吸附热与吸附量之间的关系为：q=-3 679.7n+9 779.5，等量吸附热随吸附量增大而降低。等量吸附热结合LF模型可以预测任意温度、压力下页岩对甲烷的吸附量，且预测值与实验所得数据结果吻合较好，对页岩气储量评估与开发利用具有实际意义。

页岩气是一种潜在资源量巨大的非常规天然气资源，页岩气藏具有多尺度的孔渗结构及多种渗流形态，研究页岩气藏储渗特征能够为页岩气的勘探开发提供理论支撑。该研究选取了柴达木盆地东部石炭系克鲁克组与怀头他拉组的页岩钻井岩心共5个样品，应用氩离子抛光扫描电镜实验与孔径分布测试(包括压汞法、氮气吸附法、二氧化碳吸附法)对页岩的孔隙结构特征进行定性定量测试。基于页岩气质量流量渗流模型，给出页岩表观渗透率与平均压力的关系。通过甲烷渗流模拟实验测定页岩的表观渗透率。从表观渗透率随平均压力的变化特征出发，分析页岩储层中的气体渗流规律。研究结果表明：页岩气的渗流形态包括滑脱流、扩散流及达西流。在低压情况下，渗透率低的页岩中以扩散流为主，其次为滑脱流。随渗透率的增大，渗流主要形式转变为滑脱流。当压力大于2 MPa时渗流形态以达西流为主，滑脱与扩散行为不明显。研究区内页岩微孔与中孔发育较多，达西渗透率与大孔的孔隙体积相关性较大，扩散流对表观渗透率的贡献与50 nm以下的孔隙孔体积比例有一定的相关性。低压下扩散流对表观渗透率的贡献较大，扩散流是一种非常重要的页岩气运移形式。