内蒙古索伦-林西地区晚古生代地层发育,尤其是中上二叠统哲斯组和林西组在研究区内广泛分布。综合分析表明:中二叠统哲斯组沉积时期,研究区主要为灰泥质浅海-泥质浅海-扇三角洲沉积体系;晚二叠世林西组沉积时期,地壳开始抬升,研究区由浅海相过渡为陆相环境,形成了扇三角洲-半深湖沉积体系。索伦-林西地区中上二叠统暗色泥页岩分布面积较广,厚度较大,岩性以深灰色、灰黑色、黑色泥页岩及粉砂质泥岩为主。通过研究区样品全岩X射线衍射定量测试表明,哲斯组和林西组泥页岩脆性矿物含量主要介于59.1%-82.7%,成分以石英和长石为主,具有较高的脆性指数,利于产生裂缝/改善运移通道和储集空间;哲斯组和林西组泥页岩粘土矿物较低,其平均含量为29.8%-37.1%,且粘土矿物类型以伊利石为主,对后期储层压裂改造有利。场扫描电镜及储集物性分析表明,索伦-林西地区中上二叠统哲斯组和林西组泥页岩微孔隙、微裂隙发育,孔隙类型主要以粒间孔隙和粒内孔隙为主,孔隙直径一般为1-3μm,最大为8μm;孔隙度平均为1.288%,最大为4.42%,基质渗透率平均为0.0262×10-3μm2,最大为0.2758×10-3μm2,与国内外已发现页岩气盆地相比,研究区中上二叠统泥页岩储层具有一定的页岩气储集条件,并具有可开发造缝的岩石学特征。综合索伦-林西地区中上二叠统泥页岩岩石学、地球化学以及储层空间类型等特征,并对比国内外页岩气成藏条件,分析得出研究区中上二叠统哲斯组和林西组的页岩气成藏前景广阔,具有较大的页岩气资源勘探潜力。初步预测霍林郭勒地区、突泉盆地和扎鲁特盆地的东北区为中上二叠统页岩气勘探前景区。