石炭系是柴达木盆地油气勘探的新层系，油气勘探程度低，但发育厚度大的高有机质丰度泥页岩，具有很好的页岩气资源潜力。通过对德令哈坳陷石炭系露头剖面进行实测和钻井岩心分析，明确石炭系泥页岩空间展布特征。测定样品有机地球化学参数、孔渗特征，并且进行等温吸附和渗流实验，分析其储集特征。结合德参1井盆地模拟分析，研究石炭系页岩气成藏事件，划分德令哈坳陷石炭系页岩气系统。研究表明：石炭系泥页岩广泛发育，埋深较大但未发生变质；泥页岩有机质丰度较高，有机质类型主要为Ⅱ2型和Ⅲ型，处于成熟—高成熟演化阶段；上石炭统泥页岩发育优于下石炭统；泥页岩表现为低孔低渗特征，孔隙度在1.89%~5.48%，渗透率为(0.115~2.7)×10-7 μm2；上覆地层发育厚层泥页岩可以提供良好的盖层条件；古近纪末—现今为页岩气系统形成的关键时期；上石炭统克鲁克组钻遇天然气显示，证实了德令哈坳陷石炭系页岩气系统的存在。在泥页岩厚度、埋深、TOC含量、成熟度等条件综合评价基础上，将德令哈坳陷划分为德令哈页岩气系统与埃北页岩气系统。

柴达木盆地滩涧山群碳沥青广泛分布，资源量大，钒、镍等金属元素含量高，已发现的金属矿床与滩涧山群分布具有较好的一致性。因此，研究滩涧山群碳沥青的形成机制，探讨其与金属矿形成相互作用，有助于对油气与金属矿产共生/共存的研究，对柴达木盆地油气资源和金属矿床的勘探研究具有重要意义。通过野外实测剖面明确碳沥青分布特征，测定碳沥青金属元素含量并进行有机地球化学分析，对碳沥青形成机制及其与金属矿伴生进行探讨。研究表明，柴达木盆地碳沥青主要分布在赛什腾山、滩涧山、茫崖石棉矿和开木齐地区。以柴北缘滩涧山地区为例，碳沥青主要赋存在滩涧山群a段灰岩和砂岩储层或与泥岩同层储存。油源对比表明碳沥青来源于滩间山群a段泥岩，母质类型为藻类等低等水生生物，形成于浅海半深水、缺氧还原的海相咸水环境中，并遭受过较强生物作用。滩涧山群碳沥青形成时的活动构造与岩浆作用有利于金属元素富集，促进烃类流体与金属元素相互作用，有机质对金属元素的初始富集或流体从外界条件萃取富集造成滩涧山地区碳沥青中部分金属元素含量高，具有很大的金属成矿潜力。

为了弄清柴达木盆地东部石炭系海陆过渡相页岩气特征和成因，选取柴页2井石炭系克鲁克组泥页岩和页岩气样品展开地球化学研究。通过对泥页岩样品热解和镜检实验，页岩气现场解析、室内气体组分测试和碳同位素分析，取得以下认识：柴达木盆地上石炭统海陆过渡相煤系地层发育暗色泥页岩、碳质泥页岩、煤和泥灰岩4类富有机质沉积，TOC含量平均值分别为3.46%、12.34%、77.62%和1.89%，以Ⅲ型和Ⅱ2型干酪根为主，处于高成熟演化阶段，具备生成大量页岩气的物质基础。柴页2井现场解析气中氮气含量较高，含极少量Ar和He，烃类气体以甲烷为主，总体为干气；甲烷稳定碳同位素组成主要分布在-48.6‰～-39.8‰，介于海相和陆相页岩气之间，随深度增大，呈现碳同位素偏重的现象；页岩气以热成因气为主，其次是生物成因气。

前人在柴达木盆地东部石炭系地层中发现了大量的天然沥青出露，并证实柴达木盆地石炭系烃源岩有过生烃过程。因此,深入开展该地区天然沥青特征和形成模式分析,对该地区下一步的油气勘探有着重要的指导意义。文中采用物理和地球化学实验的方法,研究了石炭系天然沥青物理特征和地球化学特征；分析了石炭系天然沥青物理特征和地球化学特征，并总结出石炭系沥青遭受了轻微的生物降解和氧化作用的蚀变特性；通过对沥青形成的地质背景及构造活动的分析和研究，探究了德令哈坳陷沥青的形成模式，发现该区石炭系、侏罗系广泛分布的烃源岩是沥青形成的物质基础；局部的优质储层,为有利的油气储集空间；不整合面和断裂体系非常发育,不仅对该区油气的运移起着控制作用，也是油气藏破坏而暴露地表形成沥青的重要因素；这三个主控因素对该区天然沥青的形成起着决定性的作用