近年来,黔北地区多个向斜内中二叠统栖霞组灰岩—泥灰岩韵律层屡获天然气显示。为明确该层段在黔北地区是否具有天然气勘探前景,探讨黔北栖霞组灰岩—泥灰岩韵律层碳酸盐岩特征,采用野外剖面测量观察、钻井岩心编录及实验分析测试等方法,结合有机地球化学特征和无机地球化学特征,对黔北地区中二叠统栖霞组灰岩—泥灰岩韵律层的发育特征、有机质丰度、有机质类型以及有机质成熟度进行研究,进而分析黔北地区灰岩与泥灰岩韵律层中影响有机质富集的因素。黔北中二叠统栖霞组灰岩—泥灰岩韵律层主要分布于各向斜内,全区呈“东薄西厚”趋势,厚度达100~210 m;埋深东浅西深,主要在500~4 000 m之间。其中栖霞组顶部的灰岩—泥灰岩韵律层厚度较大,发育好,一般厚40~60 m,是本文研究的主要层段。顶部灰岩—泥灰岩韵律层泥灰岩层富含有机质,TOC平均含量为1.075%;有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ型;成熟度处于过成熟阶段,与已获得天然气突破的川东南地区具有相似的特征,具有良好的天然气勘探潜力。从陆源输入、古气候、古盐度、氧化还原条件等对研究区的有机质富集影响因素进行分析。结果表明:研究区陆源碎屑输入量处于一个较为适中的位置,对有机质的富集有一定的促进作用;古气候为半湿润—半干旱与干旱气候互相交替出现,古盐度大,指示海相沉积环境;泥灰岩层形成于贫氧环境,相对于灰岩层来说长期处于缺氧沉积环境中;灰岩层沉积环境为较为开阔的水体,而泥灰岩层则处于封闭性较强的环境;且在栖霞组沉积时期其沉积速率较快。适量的陆源输入、处于缺氧以及水体封闭的环境中更有利于有机质的富集,而古盐度、古气候和沉积速率对于有机质的富集并没有直接的影响。结合研究区有机地球化学及地质构造特征,划分出天然气勘探Ⅰ类有利区15个,Ⅱ类有利区7个,总面积达5 392.9 km~2,有较大的勘探潜力,可能成为研究区内未来天然气勘探开发的具有广阔勘探前景的新层系。