页岩气的开发对缓解国内能源供需矛盾、改善环境及保障能源安全具有重要意义。页岩岩石学特征分析是整个页岩储层研究的基础和关键,关系到页岩储层含气量评价及压裂改造工艺的选择。页岩中的吸附气或吸附于有机质孔隙表面,或吸附于黏土矿物孔隙表面,故页岩组分含量控制着吸附气量。因此建立页岩组分含量与吸附气量之间的关系,对页岩储层吸附气量的客观评价及预测具有重要意义。以四川盆地涪陵焦石坝地区志留系龙马溪组井下页岩为主要研究对象,采用X射线衍射分析仪、X射线荧光分析仪、硫碳分析仪及光学显微镜对研究区44件页岩样品的矿物组成、主微元素、有机碳含量及成熟度进行了定量分析,结合场发射扫描电镜和能谱分析,深化了研究区页岩的岩石学特征认识;利用页岩的甲烷吸附/解吸实验,探讨了温度、压力、TOC及黏土矿物含量对吸附气量的影响,通过对页岩等量吸附热和极限吸附热的计算,揭示了甲烷在页岩表面的吸附特征;依据低温氮气吸附法和高压压汞法,分析了页岩孔隙结构特征,讨论了页岩组分对孔隙结构的影响;运用多元统计分析法,构建了基于页岩组分含量的吸附气量预测方程。焦石坝地区志留系龙马溪组底部的海相页岩,形成于深水陆棚相的还原环境,具有机质含量高(平均为3.82%)及黄铁矿发育(平均为3.23%)等特点。页岩矿物组成以石英和黏土矿物为主,伊利石、伊/蒙间层和绿泥石是主要黏土矿物类型,生物成因的石英矿物富集是龙马溪组底部石英含量高于龙马溪组中部的主要原因。扫描电镜下矿物颗粒排列紧密、形态多样,石英颗粒分选好、粒度小、磨圆好。页岩的甲烷吸附/解吸实验结果可用Langmuir模型进行很好的拟合,表明甲烷在页岩孔隙壁面属于单分子层吸附。页岩的极限吸附热小于最小化学反应热,说明甲烷吸附属于物理吸附现象。随吸附量的增加,等量吸附热减小,且非线性递减,说明孔隙壁面吸附位的吸附能存在差异,不仅与孔隙壁面性质有关,也与孔径有关。基于低温氮气吸附法和高压压汞法的孔隙结构分析表明,页岩中孔隙分布主要存在三个峰值段,即2-5nm的主峰、100~200nm的次峰、1~10μm的次峰。有机质含量和成熟度控制着小于2nm的微孔的发育,TOC和黏土矿物共同影响着2~50nm的介孔的发育,石英、长石及黏土矿物对大于50nm的宏孔发育影响较大。吸附气量受有机质含量和黏土矿物含量的影响。吸附气量与TOC呈高度相关,与伊/蒙间层矿物和绿泥石呈中度相关,与伊利石呈弱相关。采用多元统计方法,构建了基于页岩组分含量的吸附气量线性预测方程,且该方程的检验结果表明,变量的残差服从正态分布,采样点的数据样本来自正态总体,具有代表总体特征的统计意义。