安徽南陵盆地主体为中生代陆相红盆,红盆下海相地层分布不明,页岩气资源潜力不清。根据本区周边二叠系富有机质泥页岩储层含有黄铁矿的物性特征,选用复电阻率法开展页岩气地质调查工作。针对盆内、盆外不同地质特点设计合适的观测系统,采用Cole-Brown和Cole-Cole模型拟合反演,绘制近区场电磁电阻率和视充电率参数图。研究结果发现:①研究区二叠系富有机质泥页岩碳质含量高、富含黄铁矿颗粒,具有明显的“低电阻率、高极化率”特征,可以有效与其围岩区分,有利于开展复电阻率法勘探;②极化率是识别深部富有机质泥页岩地层乃至页岩气藏的有效参数;③根据复电阻率法勘探结果,实施钻孔验证,成功钻遇三叠系灰岩地层,并预测南陵盆地红盆下为二叠系页岩气藏有利区。本次研究表明了复电阻率法在南陵盆地可探测深达2 000 m以下累计厚度约200 m的含黄铁矿泥页岩地层,是电磁法勘探中唯一能直接指示页岩气藏的方法,可以适用于地质情况复杂的南陵盆地乃至中国南方海相页岩气地球物理勘探。本次勘探结果也为在南陵盆地进一步开展海相页岩气勘探提供了依据。